DE2750764A1 - Einrichtung zur suesswassergewinnung - Google Patents

Einrichtung zur suesswassergewinnung

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DE2750764A1
DE2750764A1 DE19772750764 DE2750764A DE2750764A1 DE 2750764 A1 DE2750764 A1 DE 2750764A1 DE 19772750764 DE19772750764 DE 19772750764 DE 2750764 A DE2750764 A DE 2750764A DE 2750764 A1 DE2750764 A1 DE 2750764A1
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condensation
evaporation
evaporator
distillate
pipe section
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Bodo Dipl Ing Dannecker
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Pass & Co
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/06Flash evaporation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A20/124Water desalination

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  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Süßwassergewinnung
  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Süßwassergewinnung durch Entsalzen von Meer- und/oder Brackwasser auf thermischem Wege nach dem Verfahren der mehrstufigen Entspannungsverdampfung, wobei eine größere Anzahl von gleichartigen, jeweils einen Verdampfungs- und einen Kondensationsraum umfassenden, sowie mit Zuführ- und Ableitungssystemen für das Destillat und die Sole versehenen Kolonnen hintereinandergeschaltet ist, und bei der das Meer- und/oder Brackwasser im Gegenstrom zum Destillat und zur Sole durch die Kolonnen geführt ist und dabei das zunächst durch die im Kondensationsraum angeordneten Kondensatorrohre der Kolonnen geflossene Meer- und/oder Brackwasser vor seinem Eintritt in den ersten Verdampfungsraum einen Zulauferhitzer durchläuft.
  • Verschiedene Verfahren und Einrichtungen zur Süßwassergewinnung durch die Entsalzung von Meerwasser sind bspw. in dem Buch "Wasser" von Michael Overmann im Kapitel 6 beschrieben, welches 1971 bei der Deutsche Verlags-Anstalt GmbH, Stuttgart, erschienen ist.
  • Auch die Dissertation von Dipl.-Ing Naman Azhari vom 9. Juli 1976 vor der Fakultät für Maschinenwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen befaßt sich mit "Untersuchungen der thermischen Meerwasserentsalzung unter besonderer Berücksichtigung von Verbesserungsmdglichkeiten ihrer Wirtschaftlichkeit".
  • Aus beiden Literaturstellen ergibt sich, daß beim heutigen Entwicklungsstand das mehrstufige Verdampfungsdestillationsverfahren bzw. Entspannungsverdampfungsverfahren die wirtschaftlichste Möglichkeit zur Süßwassergewinnung durch Entsalzen von Meer- und/oder Brackwasser darstellt.
  • Es ist bereits eine Einrichtung zur Süßwassergewinnung der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der eine größere Anzahl von Verdampfungs-Destillations-Kolonnen wirkungsmäßig in Reihe geschaltet ist. Jede Kolonne besteht dabei aus einem Verdampfungs- und einem Kondensationsraum, die als getrennte Baueinheiten ausgeführt und unabhängig voneinander aufgestellt sind.
  • Je ein Verdampfungsraum steht dabei mit einem Kondensationsraum über einen zunächst nach oben und dann wieder nach unten geführten Rohrbogen in Dauerverbindung.
  • Nachteilig bei dieser bekannten Einrichtung zur Süßwassergewinnung ist die verhältnismäßig aufwendige Konstruktion und der für eine wirtschaftlich betriebsfähige Anlage notwendige große Raumbedarf.
  • Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen.
  • Es liegt daher die Aufgabe vor, eine Einrichtung zur Süßwassergewinnung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die Funktionseinheiten jeder einzelnen Kolonne baulich einfach ausgestaltet und dabei relativ zueinander raumsparend unterzubringen sind. Dabei soll die Ausgestaltung von solcher Art sein, daß sich die Destillatleistung der Anlage jederzeit mit geringem Aufwand den jeweiligen Bedürfnissen anpassen läßt.
  • Die Lösung dieses Problems wird nach der Erfindung in der Hauptsache dadurch erreicht, daß die Verdampferräume sämtlicher Kolonnen axial hintereinander zu einem liegend angeordneten Kessel zusammengefaßt sind, wobei in den Trennwänden zwischen benachbarten Verdampferräumen an den tiefsten Stellen Durchlässe sitzen und in jedem Verdampferraum mit Abstand vom Durchlaß eine Stauwand vorgesehen ist, deren Oberkante über der Oberkante des Durchlasses liegt, daß unterhalb jedes Verdampferraumes ein quer zu dessen Längsachse liegender Kessel als Kondensationsraum vorgesehen ist, und daß je ein Verdampferraum mit je einem Kondensationsraum durch ein zunächst nach oben geführtes und dann schräg nach abwärts geneigtes Knierohr in Dauerverbindung steht, während die in den einzelnen Kondensationsräumen angeordneten Kondensatorrohre gruppenweise hintereinandergeschaltet sind.
  • Als besonders wichtig hat es sich nach der Erfindung erwiesen, daß jeder Verdampferraum von einem an seinen beiden Enden mit Flanschen versehenen und an einem Ende mit einer Querwand versehenen Rohrschuß gebildet ist, daß die einzelnen Rohrschüsse Trennwand an öffnung miteinander verflanscht sind und daß der letzte Rohrschuß an seiner öffnungsseite durch eine Abschlußkappe verschlossen ist.
  • Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann jeder Rohrschuß in seiner Querwand als Durchlaß einen Rohrstutzen aufweisen und im Abstand neben seiner öffnung mit der Stauwand ausgestattet sein. Zweckmäßig ist der Durchlaß mit einer Drosselvorrichtung ausgestattet. Ferner ist es sinnvoll, den in Durchströmrichtung letzten Verdampferraum hinter seiner Stauwand mit einem abwärts gerichteten Solesumpf zu verbinden.
  • Im Rahmen der Erfindung ist des weiteren daran gedacht, jeden Rohrschuß in seinem obenliegenden Umfangsbereich einen Dampfdom tragen zu lassen, an den das Knierohr angeschlossen ist.
  • Ein anderes wichtiges Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung wird darin gesehen, daß sämtliche Kondensationsräume je einen Destillat-Sammeltopf aufweisen und dabei alle Destillat-Sammeltöpfe durch eine Rohrleitung hintereinandergeschaltet sowie mit einem gemeinsamen, nach abwärts gerichteten Destillatsumpf verbunden sind. Bewährt hat es sich, zwischen den Destillat-Sammeltöpfen Drosselvorrichtungen anzuordnen.
  • In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß gemäß der Erfindung jeder Kondensationsraum von einem durch zwei Endwände abgeschlossenen Rohrschuß eingeschlossen ist, in dem die in den Endwänden mündenden Kondensatorrohre liegen, und daß mit jeder Endwand eine Endkappe verbindbar ist, in der sich durch Trennwände gebildete, jeweils gegen die benachbarte Endwand abgedichtete Kammern befinden, über die verschiedene Gruppen von Kondensatorrohren miteinander in Reihe geschaltet sind.
  • Es ist erfindungsgemäß aber weiterhin wichtig, daß ein und dieselbe Endkappe sowohl mit dem Meer- und/oder Brauchwassereinlaß als auch mit dem Meer- und/oder Brauchwasserauslaß versehen ist und fünf voneinander getrennte Kammern aufweist, während die andere Endkappe mit vier verschiedenen Kammern versehen ist, wobei durch diese Kammern acht Gruppen von Kondensatorrohren in Reihe geschaltet sind. Auch andere Anzahlen von Kammern der Endkappen können sich empfehlen, wenn eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel abgeänderte Anzahl von Rohrgruppen vorgesehen ist.
  • Schließlich besteht ein erfindungsgemäßes Ausgestaltungsmerkmal auch noch darin, daß jeder Kondensationsraum einen parallel zu seiner Längsachse geneigten sowie tangential zu seinem Umfang gerichteten Anschlußstutzen für das Knierohr trägt.
  • In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zur Süßwassergewinnung dargestellt. Hierbei zeigt Figur 1 in Ansicht von vorne den Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Süßwassergewinnung, Figur 2 die Anordnung nach Fig. 1 in der Seitenansicht, Figur 3 geschnitten und vergrößert sowie abgebrochen Bauelemente der Verdampferanlage der Fig. 1 Figur 4 etwa in natürlicher Größe den Ausschnitt IV in Fig. 3, Figur 5 in Sprengdarstellung und im Längsschnitt die Bauelemente für einen erfindungsgemäßen Kondensationsraum, Figur 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5, Figur 7 eine Ansicht in Pfeilrichtung VII der Fig. 5, Figur 8 eine Ansicht in Pfeilrichtung VIII der Fig. 5, Figur 9 etwa in natürlicher Größe den Teilausschnitt IX in Fig. 5 und Fig. 10 die Gruppenaufteilung der in Längsrichtung durch den Kondensationsraum geführten Kondensatorrohre mit Bezug auf die Reihenfolge ihrer Durchströmung.
  • Der Gesamtaufbau einer Einrichtung zur Süßwassergewinnung ist aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich. Hierbei ist die Verdampfungsanlage 1 unmittelbar oberhalb der Kondensationsanlage 2 aufgebaut.
  • Die Verdampfungsanlage 1 besteht im wesentlichen aus einem liegend angeordneten, zylindrischen Kessel 3, der wiederum aus einer größeren Anzahl von axial aneinandergeflanschten Rohrschüssen 31, 32 ... 37 gebildet wird, von denen die Rohrschüsse 3² bis 36 baulich übereinstimmen.
  • Die Kondensationsanlage 2 ist wiederum durch eine Mehrzahl von 41 2 7 baulich übereinstimmenden Kesseln 4 , 4 ... 4 gebildet, die achsparallel im Abstand nebeneinander und quer zur Längsachse des Kessels 3 der Verdampferanlage 1 liegen.
  • Der Durchmesser jedes einzelnen Kessels 41, 42 ...47 der Kondensationsanlage 2 ist kleiner als die Länge jedes Rohrschusses 3¹, 3² ... 37 der Verdamperanlage 1, so daß ohne Schwierigkei-31 2 7 ten jedem einzelnen Rohrschuß 3¹ , 3 ... 3 der Verdampferanlage ein kessel 4¹, 4²... 47 der Kondensation 2 zugeordnet werden kann.
  • Aus Fig. 3 geht hervor, daß die den Kessel 3 der Verdampfungs-Anlage bildenden Rohrschüsse 32 ... 37 wie auch der in dieser Figur nicht dargestellte Rohrschuß 3 jeweils an ihrem einen Ende durch eine nach außen gewölbte Querwand 5 abgeschlossen sind, während ihr anderes Ende 6 über den gesamten Querschnitt offen ausgebildet ist.
  • Der Rohrschuß 3¹ ist nur an seinem die Öffnung 6 aufweisenden Ende mit einem Flansch 7 versehen, während die Rohrschüsse 3 , 33 ... 37 beidendig übereinstimmende Flansche 7 besitzen. Mit Hilfe der Flansche 7 lassen sich an einen Rohrschuß 31 Rohr-32 3233 3 7 schüsse 3 , 3 ... 3 in praktisch beliebiger Anzahl koaxial anflanschen, wobei die Öffnung 6 des letzten Rohrschusses 37 durch eine ebenfalls mit einem Flansch 7 ausgestattete, nach außen gewölbte Querwand 8 verschlossen werden kann.
  • In jeden Rohrschuß 3¹, 3² ... 37 ist nahe seiner Öffnung 6 eine Stauwand 9 eingesetzt, die eine vorbestimmte Höhe aufweist.
  • An den Umfang des Rohrschusses 31 schließt sich zwischen der Stauwand 9 und der Querwand 5 ein radial gerichtetes Sumpfrohr 10 an und diesem diametral gegenüberliegend ist daran ein Dampfdom 11 vorgesehen. Entsprechende Dampfdome 11 weisen aber auch die übrigen Rohrschüsse 3², 3³3 ... 37 auf, wie das den Figuren 1 und 3 zu entnehmen ist.
  • Die Rohrschüsse 3², 3³3 ... 37 weisen jeweils in ihrer Querwand einen an der tiefsten Stelle liegenden, als Durchlaß dienenden Rohrstutzen 12 auf, dessen Oberkante unterhalb der Oberkante der benachbarten Stauwand 9 liegt.
  • Aus Fig. 4 der Zeichnung ist deutlich zu entnehmen, wie einerseits die Flansche 7 und andererseits die gewölbten Querwände 5 am Ende der einzelnen Rohrschüsse angeordnet und ausgebildet sind.
  • Die Figuren 5 bis 9 zeigen die bauliche Ausgestaltung für jeden einzelnen Kessel 41, 42 .... 47 der Kondensationsanlage 2. Dabei ergibt sich aus Fig. 5, bspw. an Hand des Kessels 4², daß dieser im wesentlichen aus einem zylindrischen Rohrschuß 13 und zwei diesen abschließenden, baulich übereinstimmenden Endwänden 14 besteht.
  • In die Endwände 14 sind dabei die den Rohrschuß 13 achsparallel durchsetzenden Kondensatorrohre 15 eingesetzt, und zwar so, daß ihre Öffnungen an der Außenseite der Endwände 14 liegen.
  • Nahe der einen Endwand 14 jedes Kessels 41, 42 .... 47 ist ein an der tiefsten Stelle des Rohrschusses 13 liegender und radial nach außen gerichteter Sammeltopf 15 angeordnet. Außerdem ist mit dem Rohrschuß 13 noch ein nach oben gerichteten und parallel zur Längsachse des Kessels geneigt liegender Anschlußstutzen 16 verbunden, der, wie besonders deutlich aus Fig. 6 hervorgeht, etwa tangential zum Kesselumfang verläuft.
  • An jedem Ende des Rohrschusses 13 ist auch noch ein Flansch 17 vorgesehen, wobei über diesen Flansch 17 mit dem dem Sammeltopf 15 benachbarten Ende des Kessels über einen entsprechenden Flansch 18 eine Endkappe 19 verbunden werden kann. Auch mit dem gegenüberliegenden Ende des Kessels wird über einen entsprechenden Flansch 20 eine Endkappe 21 verbunden.
  • Die Endkappe 19, in Fig. 3 wie die Endkappe 21 aus Gründen der besseren Darstellung um 900 gedreht dargestellt, ist, wie aus Fig. 7 hervorgeht, durch vier Trennwände 22 in bestimmter Weise in fünf Kammern 2311 232233 23 und 23 unterteilt, wobei in die Kammer 23 ein Einlaßstutzen 24 und indie Kammer 235 ein Auslaßstutzen 25 münden. Wenn die Endkappe 19 mit dem Kessel verflanscht ist, sind die Trennwände 22 gegen die Endwand 14 abgedichtet, so daß die Kammern 231 und 235 den Einlaßstutzen 24 mit einer Gruppe von neun Kondensatorrohren 15 und die Kammer 235 eine solche Gruppe von neun Kondensatorrohren mit dem Auslaßstutzen verbindet, während jede der Kammern 232 bis 234 mit zwei Gruppen von jeweils neun Kondensatorrohren 15 in Verbindung steht.
  • Auch die Endkappe 21 ist durch mehrere Trennwände 26 in bestimmter Weise in vier Kammern 2711 2721 27 und 27 unterteilt. Auch diese Kammern 271 bis 27 werden durch das Anflanschen der Endkappe 21 gegen die benachbarte Endwand 14 abgedichtet und verbinden jeweils zwei Gruppen von Kondensatorrohren 15 so miteinander, daß im Zusammenwirken mit den Kammern 23 bis 235 der Endkappe 19 acht Gruppen von Kondensatorrohren so miteinander in Reihe geschaltet sind, daß sie vom Einlaßstutzen 24 aus zum Auslaßstutzen 25 hin in wechselnder Richtung vom Meerwasser durchströmt werden können.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage zur Süßwassergewinnung tritt das Meerwasser mit einer Temperatur zwischen 10 und 30°C in den Einlaßstutzen 24 des Kessels 41 ein und durchströmt die darin angeordneten Kondensatorrohre 15 zum Auslaßstutzen 25 hin.
  • Dieser steht mit dem Einlaßstutzen 24 am nächsten Kessel 4² in Verbindung, dessen Auslaßstutzen 25 wiederum mit dem Einlaßstutzen 24 des nächsten Kessels verflanscht ist usw. Auf diese Art und Weise werden die Kondensatorrohre 15 in den Kesseln 41 bis 47 der Kondensationsanlage 2 nacheinander vom Meerwasser durchströmt. Unter Einwirkung einer in den Figuren nicht dargestellten, die Kondensatorrohre 15 speisen#1.en Pumpe gelangt das Meerwasser vom Auslaßstutzen 25 des letzten Kessels 47 durch das jeweils an den Kondensatorrohren 15 kondensierende Wasser erwärmt mit einer zwischen 400 und 1000C liegenden Temperatur in einen Zulauferhitzer 28, wo es auf bspw. 120 C aufgeheizt wird. Eine Verdampfung von Wasser findet jedoch trotz Überschreiten des Normalsiedepunktes noch nicht statt, da das Meer- bzw. Brackwasser unter dem Druck der Speisepumpe, bspw. 2 bis 3 ata, steht.
  • Vom Zulauferhitzer gelangt dann das Meerwasser in den vom Rohrschuß 37 eingeschlossenen Verdampferraum der Verdampfungsanlage 1.
  • In diesem wird durch die Stauwand 9 ein bestimmtes Flüssigkeitsniveau gebildet. Die die Stauwand 9 überwindende Flüssigkeit gelangt sodann durch den Rohrstutzen in den nächsten, vom Rohrschuß 36 umschlossenen Verdampferraum usw., bis der vom Rohrschuß 3 umschlossene Verdampferraum erreicht ist.
  • Die Verdampferräume werden so evakuiert, daß der Druck des ersten Verdampferraumes 37 unter dem der Speisepumpe bei etwa 1,1 ata liegt und so bemessen ist, daß bei der vom Zulauferhitzer 28 bewirkten Endtemperatur die für den Verdampferraum 37 gewünschteVerdampferleistung auftritt. Die folgenden Verdampferräume 36 bis 3 werden stufenweise so evakuiert, daß in jedem folgenden Verdampfungsraum ein niedrigerer Druck herrscht als im vorhergehenden, bis im Verdampfungsraum 31 der niedrigste Druck, bspw.
  • o,o5 ata, erreicht ist. Hierdurch stellt sich in jedem der Verdampferräume ein Verdampfungseffekt ein: Bei dem im Verdampfungsraum herrschenden Drucke verdampft Wasser, bis die der verbleibenden Sole entzogene Verdampfungswärme diese unter die Verdampfungstemperatur des betreffenden Raumes abgekühlt hat. Der hierbei erzeugte Wasserdampf steigt sodann in den Dampfdom 11 des betreffenden Verdampferraumes und wird von dort jeweils über ein Knierohr 29 und den Stutzen 16 in einen der Kessel 47 bis 41 der Kondensationsanlage 2 abgeleitet. In den von diesen Kesseln umschlossenen Kondensationsräumen schlägt sich der tangential eintretende und damit längs der Kesselwände unter Verwirbelung einströmende Dampf an den Kondensatorrohren 15 nieder und gibt die hierbei freiwerdende Verdampfungswärme über die Kondensatorrohre 15 an das diese durchströmende Meer- bzw. Brackwasser ab. Die im Verdampfungsraum verbleibende Sole wird dem nächsten, mit geringerem Druck betriebenen Verdampfungsraum zugeführt, so daß der Dampfdruck nunmehr wieder den bei dem herrschenden Druck und bei der gestiegenen Salzkonzentration sich ergebenden Sättigungsdampfdruck überschreitet und weiterhin Wasser verdampft.
  • Das in den einzelnen Kondensationsräumen als Süßwasser anfallende Destillat tropft von den Kondensatorrohren 15 ab und fließt dann in den jeweiligen Destillat-Sammeltopf 32. Sämtliche Destillat-Sammeltöpfe 32 sind miteinander durch mit Drosselventilen ausgestattete Rohrstutzen 30 verbunden, und diese münden in einen in den Figuren 1 und 2 dargestellten Destillatsumpf 31.
  • Die Salzkonzentration der die Verdampfungsanlage 1 durchströmenden Sole steigt von Verdampfungsraum zu Verdampfungsraum an, da in jedem der Rohrschüsse 3 ein Teil des Wassers unter Wärmeaufnahme verdampft. Gleichzeitig wird hierbei durch das jeweils mittels der Querwände 5 gestaute Wasser in Verbindung mit den Rohrstutzen 12 zugeordneten Drosselventilen der in den Verdampfungsräumen herrschende Druck stufenweise verringert, so daß auch entsprechende Siedepunktverschiebungen auftreten. In dem Solesumpf 1o gelangt daher durch Verdampfung konzentrierte und durch Aufbringen der Verdampfungswärme abgekühlte Sole.
  • Das Druckgefälle der Verdampfungsräume und der mit ihnen verbundenen Kondensationsräume wird zweckmäßig so eingestellt, daß die einzelnen Verdampfungsräume etwa gleiche Verdampfungsleistungen aufweisen bzw. gleiche Destillatmengen ergeben. Die eigentliche Einstellung des Druckes erfolgt dadurch, daß eine in den Figuren nicht dargestellte Vakuumpumpe mit einem Rohranschluß des Verdampferraumes 41 verbunden wird, wobei gegebenenfalls die Förderhöhe der Vakuumpumpe einstellbar oder regelbar gehalten ist. Ein anderer, zweckmäßig oben in den Verdampfungsraum 47 oder im zugeordneten Knierohr 29 vorgesehene Anschluß ist über ein ebenfalls nicht dargestelltes Drosselventil mit einem Anschluß des folgenden Kessels 4²2der Kondensationsanlage 2 verbunden. Das Drosselventil ist so eingestellt, daß die auf den Kessel 4 sich praktisch voll auswirkende Vakuumpumpe im Kessel 4² nur ein um eine Stufe geringeres Grobvakuum aufrechtzuerhalten vermag. In gleicher Weise wird die vom Kessel 41 ausgehende Evakuierungsleitung jeweils mit zwischengeschalteten Drosselventilen von Kessel zu Kessel weiter durchgeschleift.
  • Das sich ergebende Destillat sowie die durchgelaufene Sole werden am Fuße des Solesumpfes 10 bzw. des Destillatsumpfes 31 über diesen zugeordnete, in den Figuren nicht dargestellte Saugpumpen entnommen. Druckdurchschläge zwischen benachbarten Verdampferräumen 3 oder Kesseln 4 sind nicht zu befürchten, da sowohl die die Sole überführenden Rohrstutzen 12 als auch die das Destillat abführenden Rohrstutzen 30 jeweils mit den Übertritt nur der gewünschten Menge gestattenden Drosselvorrichtungen ausgestattet sind. Als vorteilhaft erweist es sich, wenn auch die Soleabführung nach dem Serienprinzip bewirkt wird, da hier die Drosselstrecken hintereinander wirksam sind. Durch Tieflegen der Drosselvorrichtungen und gegebenenfalls Anstauen bspw. der Sole wird erreicht, daß die Drosselvorrichtungen im wesentlichen von Flüssigkeit beaufschlagt werden.
  • Die Einstellung des in den jeweiligen Verdampferräumen anstehenden Druckes kann durch die den Evakuierungsleitungen zugeordneten Drosselventile bewirkt werden, und die Dosierung der jeweiligen Zuläufe von Sole bzw. des Ablaufes des Destillats kann durch die Drosselventile bewirkt werden. Die Dosierung des insgesamt entnommenen Destillats sowie der Sole kann auch durch Einstellung oder Regelung des Förderstromes jener Pumpen bewirkt werden, die diese gegen den Unterdruck der letzten Stufe aus dem betreffenden Sumpf fördern. Die Regelung kann hierbei durch einen Niveaugeber des betreffenden Sumpfes bewirkt werden. Auch der die Kondensatorschlangen durchsetzende Förderstrom des Meer- bzw. Brackwassers kann durch Einstellung des Förderstromes der Speisepumpe definiert werden.
  • Es ist möglich, die Drosselventile durch einfache Drosselstrecken bzw. Drosselbohrungen zu ersetzen, da die Anlage sich praktisch selbst regelt: Sinkt in einem Verdampfungsraum der Druck zu stark ab, so reagiert er mit erhöhter Verdampfung und gleicht damit den Druckunterschied mindestens teilweise aus.
  • Auch die Vorwärmung des Meer- bzw. Brackwassers in den Kondensatorschlangen läßt sich so einstellen, daß die gewünschte Erhitzung erreicht wird und Nebenwirkungen unterbunden werden.
  • Aus Fig. lo ist ersichtlich, daß in jedem der Kondensationskessel 41 bis 47 acht Gruppen von jeweils neun Kondensatorrohren 15 angeordnet sind. Die Gruppen der Rohre werden hierbei durch die in den Endkappen 19 und 21 vorgesehenen Trennwände 22 bzw. 26 gebildet, die in der Fig. 1o durch unterschiedliche Linienführung dargestellt sind. So tritt das Kühlwasser in die links unten dargestellte Gruppen von neun Rohren ein, die durch Trennwände 21 abgegrenzt ist. Diese Rohre münden mit ihrem anderen Ende in eine durch eine Trennwand 26 abgegrenzte Kammer der Endkappe 21, und das Kühlwasser vermag innerhalb dieser Kammer in Richtung des Pfeiles überzutreten und in die Mündungen der darüberliegenden Rohrgruppe einzutreten. Ist diese Rohrgruppe durchströmt, so wird eine Kammer der Endkappe 19 erreicht, die den gesamten linken oberen Quadranten des kreisförmigen Kessels erfaßt. Das Kühlwasser vermag hier in Pfeilrichtung nach rechts in die nächste Rohrgruppe einzutreten. Auch die übrigen Übergänge sind in gleicher Weise markiert, bis die am weitesten rechts unten stehende Rohrgruppe ihr Wasser in eine Kammer der Endkappe 19 abgibt, von der aus durch einen Anschlußstutzen es dem nächsten der Kondensationskessel zugeführt wird. Damit sind die auf Grund der gewählten Kühlleistung vorgesehenen Rohre durch die von Trennwänden 22 bzw. 26 gebildeten Kammern Gruppen parallel wirksamer Rohre aufgeteilt, wobei die Gruppen von Kühlwasser nacheinander durchströmt werden. Durch derartige Unterteilung des zur Verfügung stehenden Gesamtquerschnittes läßt sich erreichen, daß beim Solldurchsatz des Kühlwassers dessen resultierende Strömungsgeschwindigkeit jene Geschwindigkeit überschreitet, bei der Sedimente auszufallen vermögen, während andererseits diese Überschreitung gering gehalten wird, um eine weitgehende Vorwärmung des durchströmenden Wassers zu erreichen.
  • An Hand der Fig. 1o sind acht in Serie betriebene Rohrbündel zu je neun Kondensatorrohren 15 dargestellt, so daß dem Kühlwasser das Neunfache des Lichtquerschnittes eines Kondensatorrohres als Durchtrittsquerschnitt zur Verfügung steht. Für andere Rohrabmessungen und Rohranzahlen sowie Wärmeleistungen können sich andere Gruppierungen der Kondensatorrohre 15 empfehlen, die zu einer Änderung der Aufteilung der Endkappen 19, 21 in eine andere Anzahl von Kammern führen Beim Aufbau der Verdampfungsanlage 1 sowie der Kondensationsanlage 2 werden die für die einzelnen Bauteile verwendeten Werkstoffe entsprechend deren Beanspruchung, bspw. durch Druck, Temperatur, Korrosion oder dergleichen, gewählt. So können unterschiedliche Bauteile der Anlage aus unterschiedlichen Werkstoffen sowie unterschiedlicher Stärke bestehen. Es ist aber auch möglich, geringer beanspruchte Rohrschüsse 3 bzw. Kessel 4 aus anderen Werkstoffen bzw. mit anderen Stärken einzusetzen als bei höher beanspruchten.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Anlage zur Süßwassergewinnung läßt sich mit relativ geringem Raumbedarf und verhältnismäßig niedrigem Kostenaufwand für eine Destillatleistung zwischen 30 3 und loo m /d auslegen. Dabei ist es auch leicht möglich, die Destillatleistung bedarfsweise zu verändern, weil sich sowohl die Verdampfereinheiten als auch die Kondensationseinheiten jeder Kolonne bei geringen Ausfallzeiten in ihrer Anzahl variieren lassen.

Claims (11)

  1. Patentansprüche Einrichtung zur Süßwassergewinnung durch Entsalzen von Meer- und/oder Brackwasser auf thermischem Wege nach dem Verfahren der mehrstufigen Entspannungsverdampfung, wobei eine größere Anzahl von gleichartigen, jeweils einen Verdampfungs- und einen Kondensationsraum umfassenden sowie mit Zuführ- und Ableitungssystemen für das Destillat und die Sole versehenen Kolonnen hintereinandergeschaltet ist, und bei der das Meer- und/oder Brackwasser im Gegenstrom zum Destillat und zur Sole durch die Kolonnen geführt ist und dabei das zumindest durch die im Kondensationsraum angeordneten Kondensatorrohre der Kolonnen geflossene Meerwasser vor seinem Eintritt in den ersten Verdampfungsraum einen Zulauferhitzer durchläuft, d a d u r c h g e k e n-n z e i c h n e t daß die Verdampferräume (31, 32 ... 3 ) sämtlicher Kolonnen axial hintereinander zu einem liegend angeordneten Kessel (3) zusammengefaßt sind, wobei in den Trennwänden (5) zwischen benachbarten Verdampferräumen an den tiefsten Stellen Durchlässe (12) sitzen und in jedem Verdampferraum mit Abstand vom Durchlaß (12) eine Stauwand (9) vorgesehen ist, deren Oberkante über der Oberkante des Durchlasses (12) liegt, daß unterhalb jedes Verdampferraumes (31, 32 37) ein quer zu dessen Längsachse liegender Kessel (41, 42 ... 47) als Kondensationsraum vorgesehen ist, und daß je ein Verdampferraum (31, 32 ... 37) mit je einem Kondensationsraum (41, 42 ....47) durch ein zunächst nach oben geführtes und dann schräg nach abwärts geneigtes Knierohr (29) in Dauerverbindung steht, während die in den einzelnen Kondensationsräumen angeordneten Kondensatorrohre (15) gruppenweise hintereinandergeschaltet sind (23 bis 235 und 271 bis 27 ).
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verdampferraum von einem an seinen beiden Enden mit Flanschen (7) versehenen und an einem Ende mit einer Querwand (5) ausgestatteten Rohrschuß (31, 32 . 37) gebildet ist, daß die einzelnen Rohrschüsse Trennwand (5) an Öffnung (6) miteinander verflanscht sind (7) und der letzte Rohrschuß (37) an seiner Öffnungsseite (6) durch eine Abschlußkappe (8) verschlossen ist.
  3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rohrschuß (31, 32 ... 37) in seiner Querwand (5) als Durchlaß einen Rohrstutzen (12) aufweist und im Abstand neben seiner Öffnung (6) mit der Stauwand (9) ausgestattet ist.
  4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (12) jeweils eine Drosselvorrichtung aufweisen.
  5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in Durchströmrichtung letzte Verdampferraum (3 ) hinter seiner Stauwand (9) mit einem abwärts gerichteten Solesumpf (10) verbunden ist.
  6. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rohrschuß (31, 32, . 37) an seinem oben liegenden Umfangsbereich einen Dampfdom (11) trägt, an den das Knierohr (29) angeschlossen ist.
  7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kondensationsräume (41, 42 47) je einen Destillat-Sammeltopf (32) aufweisen und die Destillat-Sammeltöpfe durch Rohrleitungen (30) hintereinandergeschaltet sowie mit einem gemeinsamen, nach abwärts gerichteten Destillatsumpf (31) verbunden sind.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der Destillat-Sammeltöpfe (32) jeweils mit Drosselvorrichtungen ausgestattet sind.
  9. 9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 1 42 2 7 daß jeder Kondensationsraum (4 1 4 ... 4 ) von einem durch zwei Endwände (14) abgeschlossenen Rohrschuß (13) eingeschlossen ist, in dem die in den Endwänden (14) mündenden Kondensatorrohre (15) liegen, daß mit jeder Endwand (14) eine Endkappe (19) bzw. (21) verbindbar ist, in der sich durch Trennwände (22) bzw. (26) gebildete, jeweils gegen die benachbarte Endwand (14) abgedichtete 1 Kammern (231 bis 235 bzw. 271 bis 274) befinden, über die Gruppen von Kondensatorrohren (15) miteinander in Reihe geschaltet sind.
  10. 10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein und dieselbe Endkappe (19) sowohl mit dem Meer-und/oder Brauchwassereinlaß (24) als auch dem Meer- und/ oder Brauchwasserauslaß (25) versehen ist und fünf voneinander getrennte Kammern (231 bis 235) aufweist, während die andere Endkappe (21) mit vier verschiedenen Kammern acht Gruppen von Kondensatorrohren (15) in Reihe geschaltet sind (Fig. 10).
  11. 11. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kondensationsraum (4¹, 4²,,,47) einen parallel zu seiner Längsachse geneigten sowie tangential zu seinem Umfang gerichteten Anschlußstutzen (16) für das Knierohr (29) trägt.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4312710A (en) * 1979-01-26 1982-01-26 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Multistage flash evaporator
DE102011004836A1 (de) * 2011-02-28 2012-08-30 Gea Wiegand Gmbh Vakuumpumpanlage und Prozessanlage mit einer Vakuumpumpanlage
DE102012017551A1 (de) * 2012-06-07 2013-12-12 Hans Förster Dampfkonzentrierung bei der nichtadiabaten thermischen Trennung von Flüssigkeitsgemischen

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