DE3419006A1 - Floating condensation plant for producing fresh water having independent energy supply - Google Patents

Floating condensation plant for producing fresh water having independent energy supply

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DE3419006A1 DE19843419006 DE3419006A DE3419006A1 DE 3419006 A1 DE3419006 A1 DE 3419006A1 DE 19843419006 DE19843419006 DE 19843419006 DE 3419006 A DE3419006 A DE 3419006A DE 3419006 A1 DE3419006 A1 DE 3419006A1
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Abstract

The condensation plant is composed of a platform (1) on which are installed a condenser (9), an air humidification device and an energy supply component which obtains energy by the Rankine cycle principle from the temperature difference between warm sea air and cold sea water. Figure 3 shows a cross-section of the plant. An axial pump (7) sucks cold water from the depth of the sea through the suction pipe (3) and forces it through the distributor (8) and the condenser (9) to the outlets (10) where it is aerated via the aeration pipes (15). Upstream of the condenser (9) is arranged the evaporator (30) in which a working medium is evaporated and drives a turbine unit in a circulation process. The air humidification device is installed upstream of the inlet side (12). It is equipped with tubes (20) which are arranged at an angle inclined to the wind and on which the water to be evaporated trickles down. Warm surface water is pumped by the pump (19) through the tubes (20) which supplies the heat of evaporation. The air flows between the tubes (20) and absorbs humidity, which it gives up again by condensation on flowing through the evaporator (30) and the condenser (9). <IMAGE>

Description

Schwimmende Kondensations-Anlage zur SüßwasserzewinnunaFloating condensation system to generate fresh water

mit Energie-Selbstversorgung.with energy self-sufficiency.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Süßwassergewinnung, bei der die durchströmende Meeresluft von einer Luftbefeuchtungs-Einrichtung bis zur Sättigung befeuchtet und danach in einem Kondensator unter den Taupunkt abgekühlt wird, wobei ein Teil der Wärme aus dem oberen Temperaturbereich von einem Rankine-Cyclus zur Energiegewinnung genutzt wird. Für die Kühlung wird das kalte Wasser aus der Meerestiefe verwendet.The invention relates to a system for fresh water extraction, in which the sea air flowing through from an air humidifier to humidified to saturation and then cooled below the dew point in a condenser being, with some of the heat coming from the upper temperature range of a Rankine cycle is used to generate energy. The cold water is used for cooling Sea depth used.

Es sind Anlagen zur Süßwassergewinnung aus feuchter Meeresluft aus US 3 783 108 u. 3 334 026 bekannt.There are systems for the extraction of fresh water from moist sea air US 3,783,108 and 3,334,026 are known.

Sie zeigen ebenfalls die Möglichkeit auf, den Wasserdampf aus der Meeresluft mit Hilfe des kalten Wassers zu kondensieren. Diese Anlagen müssen mit Fremdenergie betrieben werden und sind somit von einer ständigen Energieversorgung abhängig. Sie sind auch nicht mit einer Luftbefeuchtungs-Einrichtung versehen, was die Leistung der Süßwassergewinnung, besonders bei ablandigem und somit trockenem Wind, stark vermindert.They also show the possibility of removing the water vapor from the To condense sea air with the help of the cold water. These systems must have External energy are operated and are therefore of a constant energy supply addicted. They are also not provided with a humidifier, what the performance of freshwater extraction, especially when it is offshore and therefore dry Wind, greatly diminished.

Eine weitere Anlage zur Süßwassergewinnung aus Meeresluft ist aus der AT 247 802 bekannt. Es handelt sich um ein Gewächshaus, in dem ein lotrecht umlaufendes und an der unteren Umlenkung im Meerwasser eintauchendes Förder-oder Umlaufband angeordnet ist. Es trägt Behälter mit Salzwasserpflanzen, die an der unteren Wendestelle durch Eintauchen bewässert und danach durch einen geschlossenen Züchtungsraum transportiert werden, wobei sie die Feuchtigkeit an die Luft abgeben. Die Luft wird im geschlossenen Kreislauf umgewälzt und durch einen von Meerwasser gekühlten Kühler abgekühlt. Die Kapazität der Anlage ist von der Sonneneinstrahlung in den Züchtung s raum abhängig und daher im Verhältnis zum Kostenaufwand sehr klein. Die beweglichen Teile der Bandeinrichtung verursachen Verschleiß und hohen Wartungsaufwand.Another system for extracting fresh water from sea air is off the AT 247 802 known. It is a greenhouse in which a plumb circumferential conveying or immersed in the sea water at the lower deflection Circulating belt is arranged. It carries containers of saltwater plants attached to the lower turning point watered by immersion and then by a closed Growing room are transported, where they release the moisture into the air. The air is circulated in a closed circuit and through one of sea water chilled cooler cooled down. The capacity of the facility is dependent on solar radiation dependent on the growing area and therefore very small in relation to the cost. The moving parts of the conveyor belt cause wear and tear and high maintenance costs.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kondensations-Anlage mit Energie-Selbstversorgung und einer Luftbefeuchtungs-Einrichtung zu schaffen, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist. Durch die Luftbefeuchtungs-Einrichtung wird ermöglicht, die Kondensations-Anlage auch in Seegebieten mit geringer Luftieuchtigkeit mit hoher Kapazität einzusetzen. Dies ist besonders bei ablandigen Küstenwinden der Fall. Die Anlage ist mit einem Energiegewinnungs teil ausgestattet, durch den über einen Rankine-Cyclus das Temperaturgefälle zwischen warmer Luft (300C) und dem Kühlwasser (100C) zur Energieerzeugung genutzt wird.The object of the invention is to provide a condensation system with energy self-sufficiency and to provide an air humidifier as characterized in the claims is. The air humidification device enables the condensation system can also be used in sea areas with low air humidity with high capacity. This is particularly the case with offshore coastal winds. The facility is with a Energy generation part, through which the temperature gradient is controlled via a Rankine cycle between warm air (300C) and the cooling water (100C) used to generate energy will.

Nur für den Anlauf ist ein Dieselmotor erforderlich.A diesel engine is only required for start-up.

Die Anlage kann ohne Süßwassererzeugungsteil auch als Kraftwerk zur Stromerzeugung dienen.The plant can also be used as a power plant without a freshwater production part Serve power generation.

Um die Anlage auch meeresbiologisch nützlich wirken zu lassen, wird das abfließende, noch recht kalte Kühlwasser in den Ausflii.ssen belüftet und so mit Sauerstoff angereichert.In order to make the system work in a marine biologically useful way, the outflowing, still very cold cooling water aerated in the outlets and so on enriched with oxygen.

Besonders geeignete Seegebiete sind vor den Küsten Omans, Südjemens und Somalias, um nur einige zu nennen.Particularly suitable sea areas are off the coasts of Oman, South Yemen and Somalia to name a few.

Durch die Luftbefeuchtungs-Einrichtung erzeugt die Anlage 30 - 50 mehr Süßwasser als die herkömmlichen. Sie ist durch die Energieselbstversorgung umweltfreundlich und bewirkt durch die Sauerstoffanreicherung des Wassers einen erhöhten Fischbestand in ihrer Umgebung.The system generates 30 - 50 through the air humidification device more fresh water than the conventional one. It is through energy self-sufficiency environmentally friendly and creates one through the oxygen enrichment of the water increased fish stocks in their vicinity.

Das nachstehende Zahlenbeispiel verdeutlicht die Kapazität einer solchen Anlage. Es können bei optimalen Bedingungen 4200 m3/Tag Süßwasser und eine Leistung von 1300 kW erzeugt werden, bei 3100 Lufttemperatur mit 85 rel. Feuchte und einem Luftdurchsatz von 3500 kg/s.The following numerical example illustrates the capacity of such a device System. Under optimal conditions, 4200 m3 / day of fresh water and an output of 1300 kW can be generated, at 3100 air temperature with 85 rel. Moisture and one Air flow rate of 3500 kg / s.

Der spezifische Energiegewinn liegt bei 7 kWh/m3 Süßwasser.The specific energy gain is 7 kWh / m3 fresh water.

Im folgenden veranschaulicht die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt Figur 1 eine Draufsicht der Anlage ohne Abdeckung, Figur 2 eine Seitenansicht mit Teilschnitten nach Figur 1 von der Windseite und Figur 3 einen Querschnitt der Anlage.In the following the drawing illustrates an embodiment the invention. FIG. 1 shows a plan view of the system without a cover, FIG 2 shows a side view with partial sections according to FIG. 1 from the windward side and FIG 3 shows a cross section of the plant.

An der in Figur 3 dargestellten Plattform 1 ist mittels der Halterung 2 ein Saugrohr 3 bislzu einer Tiefe von 1500 m befestigt. Es besteht aus mehreren Rohrlängen, die durch Flansche verbunden sind. Zwischen dem Saugrohr 3 und dem schwenkbar gelagerten Verbindungsrohr 5 befindet sich das Dehnungsstück 4, welches ein Pendeln des Saug rohres 3 ermöglicht. Die Rohrlängen haben eine Isolierung 18, die das Erwärmen des Kühlwassers verhindern und dem Saugrohr 3 gleichzeitig einen Auftrieb verleihen soll.On the platform 1 shown in Figure 3 is by means of the bracket 2 a suction pipe 3 attached to a depth of 1500 m. It consists of several Pipe lengths that are connected by flanges. Can be pivoted between the suction pipe 3 and the mounted connecting pipe 5 is the expansion piece 4, which a pendulum the suction tube 3 allows. The pipe lengths have insulation 18, which allows heating Prevent the cooling water and give the suction pipe 3 a buoyancy at the same time target.

Während des Transportes kann das Saugrohr 3 in die horizontale Lage geschwenkt werden.During the transport, the suction pipe 3 can be in the horizontal position be swiveled.

Das Kühlwasser wird am Verteilerstück 6 von der Axialpumpe 7 angesaugt und durch die Verteilleitung 8, den Kondensator 9 zu den Aus flüssen 10 gedrückt, wo es in den trichterförmigen Ausflußenden durch die Belüftungsrohre 15 belüftet und so mit Sauerstoff angereichert wird.The cooling water is sucked in at the distributor 6 by the axial pump 7 and through the distribution line 8, the condenser 9 to the rivers from 10 pressed, where it aerates through the ventilation pipes 15 in the funnel-shaped outflow ends and so is enriched with oxygen.

Auf der Austrittsseite 13 sind die Ventilatoren 14 auf der Plattform 1 installiert. Sie saugen bei schwachem Wind die Luft durch den Kondensator 9, den Verdampfer 30 und die Rohre 20 der Luftbefeuchtungs-Einrichtung.On the exit side 13, the fans 14 are on the platform 1 installed. When the wind is weak, they suck the air through the condenser 9, the Evaporator 30 and the tubes 20 of the air humidification device.

Die Luftbefeuchtungs-Einrichtung ist vor der Eintrittsseite 12 montiert und besteht aus den Rohren 20, dem Verteiler 21, der Pumpe 22 und der Umwälzpumpe 19.The air humidification device is installed in front of the inlet side 12 and consists of the pipes 20, the distributor 21, the pump 22 and the circulation pump 19th

Das Befeuchtungswasser wird von der Pumpe 22 zum Verteiler 21 gepumpt. Von dort rieselt es außen an den Rohren 20 filmartig herab, wobei die quer und turbulent vorbeiströmende atmosphärische Meeresluft Feuchtigkeit aufnimmt.The humidifying water is pumped by the pump 22 to the distributor 21. From there it trickles down like a film on the outside of the pipes 20, the transverse and turbulent Atmospheric sea air flowing past absorbs moisture.

Die Rohre 20 sind dem Wind entgegengeneigt angeordnet, so daß sich der Rieselfilm entgegen der Luftströmung am Rohr 20 ausbilden kann. Um eine bessere Wärmeübertragung und Filmhaftung zu erreichen, sind die Rohre 20 außen rauh oder längsgerillt. Die Umwälzpumpe 19 pumpt warmes Oberflächenwasser durch die Rohre 20, welches die Verdunstungswärme für die Verdunstung des Rieselwassers liefert. An Stelle von Rohren können auch Platten angeordnet werden.The tubes 20 are arranged inclined to the wind, so that the trickle film can form on the pipe 20 against the air flow. To a better one To achieve heat transfer and film adhesion, the tubes 20 are rough or rough on the outside longitudinally grooved. The circulation pump 19 pumps warm surface water through the pipes 20, which supplies the heat of evaporation for the evaporation of the trickle water. Instead of pipes, plates can also be arranged.

In Figur 2 ist besonders der Energie-Versorgungsteil dargestellt. Vor dem Kondensator 9 ist ein Verdampfer 30 installiert, in dem sich ein Arbeitsmedium (z.B. Ammoniak, Propan oder Frigen 114) befindet. Es verdampft und entzieht der Luft einen Teil der Wärme. Der Dampf strömt durch die Hochdruck-Dampfleitung 31, die Turbine 32, die Niederdruck-Dampfleitung 33 in den Veflüssiger 25. Dort wird er mit Kühlwasser, welches von der Axialpumpe 23 durch die Kühlwasserleitung 24 und durch die Rohrbündel zu den Ausflüssen 26 gepumpt wird, abgekühlt und verflüssigt. Die Flüssigkeit wird von der Flüssigkeitspumpe 28 durch die Niederdruck-Flüssigkeitsleitung 27, die Hochdruck-Flüssigkeitsleitung 29 dem Verdampfer 30 wieder zugeführt. Die Turbine 32 treibt einen Generator an.In Figure 2, the energy supply part is shown in particular. An evaporator 30, in which a working medium is located, is installed in front of the condenser 9 (e.g. ammonia, propane or Frigen 114). It evaporates and removes the Air some of the heat. The steam flows through the high pressure steam line 31, the turbine 32, the low-pressure steam line 33 in the condenser 25. There is he with cooling water, which is supplied by the axial pump 23 through the cooling water line 24 and is pumped through the tube bundle to the outlets 26, cooled and liquefied. The liquid is drawn from the liquid pump 28 through the low pressure liquid line 27, the high-pressure liquid line 29 is fed back to the evaporator 30. the Turbine 32 drives a generator.

Der Dieselmotor 34 ist durch eine lösliche Kupplung mit dem Generator verbunden und dient nur zur Stromerzeugung für den Anlauf des thermodynamischen Kreisprozesses (Rankine Cyclus). Auch das ausfließende Kühlwasser wird in den Ausflüssen 26 belüftet.The diesel engine 34 is releasably coupled to the generator connected and is only used to generate electricity for the start-up of the thermodynamic Cycle (Rankine Cycle). The outflowing cooling water is also in the outflows 26 ventilated.

Das gewonnene Süßwasser 11 (s. Figur 1) wird von der Pumpe 16 zum schwimmenden Hauptspeicher, Tanker oder direkt zur Küstenpipeline gepumpt.The fresh water 11 obtained (see FIG. 1) is used by the pump 16 for floating main storage facility, tanker or pumped directly to the coastal pipeline.

Die Verankerung 35 kann pendelnd oder fest sein. In beiden Fällen hat die Anlage die Position mit der Eintrittsseite 12 zum Wind. Nur bei Sturm wird sie am Bug verankert, wie strichpunktiert in Figur 1 angedeutet.The anchorage 35 can be oscillating or fixed. In both cases the system has the position with the entry side 12 to the wind. Only when there is a storm they are anchored at the bow, as indicated by dash-dotted lines in FIG.

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Claims (3)

Patentansprüche 1. Schwimmende Kondensations-Anlage zur Süßwassergewinnung mit Energie-Selbstversorgung, die mit Hilfe des kalten Wassers aus der Meerestiefe, welches durch einen Kondensator (9) gepumpt wird und die durch den Kondensator (9) strömende Meeresluft unter den Taupunkt abkühlt, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor der Eintrittsseite (12) eine Luftbefeuchtungseinrichtung befindet, bei der mehrere Rohre (20) dem Wind entgegengeneigt von unten nach oben angeordnet sind und außen eine rauhe oder längsgerillte Oberfläche aufweisen, an der das Befeuchtungswasser vom Verteiler (21) in Form eines Rieselfilmes herabrieselt.Claims 1. Floating condensation system for fresh water production with energy self-sufficiency, which with the help of cold water from the depths of the sea, which is pumped through a condenser (9) and which is pumped through the condenser (9) flowing sea air cools below the dew point, characterized in that an air humidifier is located in front of the inlet side (12), in which several Pipes (20) are arranged inclined to the wind from bottom to top and outside have a rough or longitudinally grooved surface on which the dampening water trickles down from the distributor (21) in the form of a trickle film. 2. Kondensations-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (20) von dem von der Umwälzpumpe (19) umgewälzten warmen Oberflächenwasser durchströmt werden und somit außen das Befeuchtungswasser ständig erwärmt wird.2. Condensation plant according to claim 1, characterized in that the pipes (20) from the warm surface water circulated by the circulation pump (19) be flowed through and thus the humidifying water is constantly heated outside. 3. Kondensations-Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflüsse (10, 26) mit Halbkreisbögen, die nach oben zeigen, versehen und an denen trichterförmige Ausflußenden mit Belüftungsrohren (15) angeordnet sind, in denen das austretende Kühlwasser durch Belüftung mit Sauerstoff angereichert wird.3. Condensation plant according to claim 1 and 2, characterized in that that the outlets (10, 26) are provided with semicircular arcs which point upwards and at which funnel-shaped outflow ends with ventilation pipes (15) are arranged, in which the exiting cooling water is enriched with oxygen through ventilation will.
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