DE3635707C2 - - Google Patents
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von
Süßwasser aus salzhaltigem Rohwasser, wobei das Rohwas
ser unter Verwendung von Abgaswärme wenigstens einer
Gasturbinenanlage in mindestens einem Endvorwärmer auf
geheizt und mindestens einer Entspannungs-Verdampfungs
kammer zugeführt wird.
Zur Gewinnung von Süßwasser aus salzhaltigem Rohwasser
sind Entspannungs-Destillationsanlagen bekanntgeworden,
in denen mindestens ein Oberflächen-Wärmetauscher, in
dem das Rohwasser auf die für den Entspannungsprozeß
erforderliche Endtemperatur aufgeheizt wird, durch einen
als Dampfkessel betriebenen Abhitzewärmetauscher mit
Heizdampf versorgt wird. Der Dampfkessel nutzt hierbei
die Abgaswärme einer Gasturbinenkraftanlage aus. Der vom
Dampfkessel gelieferte Heizdampf ist meist auf eine hohe
Temperatur, z. B. 200° Celsius und mehr, überhitzt, so
daß die Heizflächen des Endvorwärmers eine dementspre
chend hohe Temperatur annehmen. Hierdurch entsteht die
Gefahr von übermäßiger Ablagerung von Salzen des Rohwas
sers bzw. von Verkrustungen jener Wärmetauschflächen des
Endvorwärmers, die mit dem Rohwasser in Berührung kom
men.
Die Erfindung geht daher von der Erkenntnis aus, daß es
zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile wünschenswert
ist, die Heizflächen des Endvorwärmers auf geringer Tem
peratur zu halten, und ihr liegt daher die Aufgabe zu
grunde, das Verfahren der eingangs genannten Art auf
einfache und kostengünstige Weise so weiterzubilden, daß
trotz einer Wärmelieferung des Abhitzewärmetauschers bei
hohem Temperaturniveau eine Beaufschlagung der Heizflä
chen des Endvorwärmers bei einem Verkrustungen sowie
Salzablagerungen weitgehend vermeidenden niedrigerem
Temperaturniveau möglich ist. Hierbei sollen Wärmeverlu
ste weitgehend vermieden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden für das eingangs ge
nannte Verfahren zwei Wege vorgeschlagen.
Der erste Lösungsweg besteht darin, daß durch Mischung
des heißen Abgases mit feinverteiltem, kälteren Wasser
ein Abgasdampfgemisch mit einer Temperatur von 80 bis
130° Celsius, vorzugsweise ungefähr 100° Celsius, er
zeugt wird, und daß das Abgasdampfgemisch dem Endvorwär
mer zugeführt und unter Abkühlung auf Taupunkttemperatur
oder darunter zur Aufheizung des Rohwassers eingesetzt
wird.
Durch die vom heißen Abgas bewirkte Verdampfung des zu
gemischten kälteren Wassers wird eine sehr einfache und
wirksame Temperaturabsenkung des Abgases erzielt, wäh
rend durch die Abkühlung des Abgases im Endvorwärmer auf
mindestens Taupunkt- bzw. Kondensationstemperatur die im
Wasserdampf vorhandene latente Wärme zusätzlich zur Auf
heizung des Rohwassers wiedergewonnen und ausgenutzt
wird.
Der zweite Lösungsweg ist darin zu sehen, daß ein im
Kreislauf durch den Endvorwärmer zirkulierender flüssi
ger Wärmeträger durch das heiße Abgas auf eine Tempera
tur höher als 130° Celsius, vorzugsweise auf eine Tempe
ratur zwischen 150 und 220° Celsius, aufgeheizt und vor
seinem Eintritt in den Endvorwärmer durch Beimischen von
bereits im Endvorwärmer abgekühlten Wärmeträger auf eine
Temperatur von ungefähr 80 bis 130° Celsius, vorzugswei
se ungefähr 100° Celsius, abgekühlt wird.
Hier wird der im Abgaswärmetauscher hocherhitzte Wärme
träger auf sehr einfache Weise, nämlich durch Beimischen
des kälteren Rücklaufs, auf die gewünschte niedrigere
Temperatur gebracht, wobei der besondere Vorteil be
steht, daß zur weitgehend verlustarmen Abkühlung nur
solche Mittel eingesetzt werden, nämlich der kältere
Rücklauf, die im System ohnehin zur Verfügung stehen.
Beide Lösungswege machen von dem gemeinsamen Prinzip
Gebrauch, die Abgaswärme bei hohem Temperaturviveau ab
zuführen und auf niedrigerem Temperaturniveau an das
Rohwasser im Endvorwärmer weiterzugeben.
Eine bevorzugte Destillationsanlage zur Durchführung des
Verfahrens gemäß dem ersten Lösungsweg mit jeweils min
destens einem Endvorwärmer, einer Entspannungs-Verdamp
fungskammer sowie einer Gasturbinenanlage mit in der Ab
gasleitung angeordnetem Abgaswärmetauscher, zeichnet
sich dadurch aus, daß in der Abgasleitung stromauf des
als Endvorwärmer ausgebildeten Abgaswärmetauschers ein
Mischraum mit wassergespeisten Sprühdüsen angeordnet
ist, und daß der Endvorwärmer abgasseitig mit einer
selbsttätigen Entwässerungsvorrichtung für die Abfuhr
des anfallenden Abgaskondensats versehen ist. Diese An
lage vereint geringen Bauaufwand mit hoher Leistungsfä
higkeit. Hierbei ist besonders zu bemerken, daß das im
Endvorwärmer anfallende Abgaskondensat salzfrei oder zu
mindest weitgehend salzfrei ist und nach einer gegebe
nenfalls erforderlichen Neutralisation bei saurem Abgas
kondensat als Süßwasser mitverwendet werden kann.
Da das im Mischraum dem Abgas zugeführte Wasser einer
Verdampfung und anschließend einer Kondensation unter
worfen wird, ist das hierbei anfallende Abgaskondensat
immer als Süßwasser zu betrachten, selbst wenn das den
Sprühdüsen zugeführte Wasser aus salzhaltigem Wasser
besteht. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung können die Sprühdüsen daher durch eine Sprüh
düsenleitung mit der Abfuhrleitung für das eingedickte
Rohwasser verbunden sein.
Um die Wärmetauschflächen des Endvorwärmers mit Sicher
heit auf dem gewünschten niedrigen Temperaturniveau hal
ten zu können, besteht eine andere Ausgestaltung der
Erfindung darin, daß in die Sprühdüsenleitung ein tempe
raturgesteuertes Durchflußregelorgan eingefügt ist, des
sen Temperaturfühler in der Verbindungsleitung angeord
net ist, die vom Mischraum zum Endvorwärmer führt.
Eine zweckmäßige Destillationsanlage zur Durchführung
des Verfahrens gemäß dem zweiten Lösungsweg mit jeweils
mindestens einem Endvorwärmer, einer Entspannungs-Ver
dampfungskammer sowie einer Gasturbinenanlage mit in der
Abgasleitung angeordnetem Abgaswärmetauscher ist dadurch
gekennzeichnet, daß der Abgaswärmetauscher der Gasturbi
nenanlage durch eine Vorlaufleitung und eine Rücklauf
leitung mit dem Endvorwärmer zu einem einen flüssigen
Wärmeträger führenden Kreislauf verbunden ist, daß in
der Rücklaufleitung eine Abzweigstelle angeordnet ist,
von der eine Beimischleitung zu einer in der Vorlauflei
tung vorgesehenen Beimischstelle führt, und daß vorzugs
weise in dem zwischen der Beimischstelle und dem Endvor
wärmer angeordnetem Vorlaufleitungs-Teilstück ein Tempe
raturfühler vorgesehen ist, der Bestandteil einer Beimi
schregelung ist, durch die der Wärmeträgerdurchfluß der
Beimischleitung in Abhängigkeit von der Vorlauftempera
tur im Teilstück einstellbar ist. Der zwischen dem Ab
gaswärmetauscher und dem Endvorwärmer eingeschaltete
Wärmeträgerkreislauf ermöglicht auf einfache und weitge
hend verlustlose Weise eine Verminderung der hohen Vor
lauftemperatur auf das für den Endvorwärmer gewünschte
niedrigere Temperaturniveau durch Beimischung von kälte
rem Rücklaufwasser, wobei dieses niedrigere Temperaturn
iveau durch die Beimischregelung mit Sicherheit einge
halten wird.
Die Beimischregelung kann zweckmäßigerweise eine in der
Beimischleitung angeordnete Pumpe sowie ein temperatur
gesteuertes Durchflußregelventil umfassen, besonders
vorteilhaft ist es jedoch, daß die Beimischregelung ein
an der Abzweigstelle angeordnetes Verteilventil auf
weist, das seine Verstellimpulse vom Temperaturfühler
erhält.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten
Destillationsanlagen besteht darin, daß jeweils die Ent
spannungs-Verdampfungskammer mit einer durch Rohwasser
gespeisten Strahlpumpe (Wasserstrahler) zur Einstellung
eines Unterdruckes verbunden ist. Auch ist es zweckmäß
ig, daß eine den Rauchgaswärmetauscher bzw. Endvorwärmer
umgehende Abgas-Bypaßleitung mit einstellbarem Abgas
durchfluß vorgesehen ist. Hierdurch kann das Abgas vor
der Zufuhr zu einem Abgaskamin in seinem Temperaturnive
au angehoben werden, mit dem Ziel, den Auftrieb im Kamin
zu verbessern und/oder Abgaskondensationen zu vermeiden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus
der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im
Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor.
Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine Rohwasser-Destillationsanlage mit Abküh
lung des Gasturbinen-Abgases durch Beimischung
von Wasser und
Fig. 2 eine Rohwasser-Destillationsanlage mit Absen
kung des Temperaturniveaus der Abwärme durch
einen Wärmeträgerkreislauf.
Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 vereinfacht dargestellte Destillationsan
lage arbeitet nach dem sogenannten Durchlaufprinzip.
Hierzu wird das Rohwasser durch eine Rohwasserpumpe 10
und eine Rohwasserleitung 12 zur wärmeaufnehmenden Seite
des Endvorwärmers 20 geführt. Hierzu verläuft die Roh
wasserleitung 12 durch den oberen Bereich der Entspan
nungs-Verdampfungskammern. Es ist eine Vielzahl von Ent
spannungs-Verdampfungskammern, z. B. 6 bis 12 Stück oder
mehr vorhanden, die im wesentlichen gleich ausgebildet
sind. Zur besseren Übersicht sind in den Zeichnungen
jedoch nur zwei Verdampfungskammern 14, 15 dargestellt.
In jeder Verdampfungskammer ist ein Brüdenkondensator
16, 18 in die Rohwasserleitung 12 eingeschaltet. Unter
halb der Brüdenkondensatoren 16, 18 sind Auffangwannen
22 für das Süßwasser vorgesehen, die durch eine mit Ge
fälle verlaufende Süßwasserleitung 24 mit einem Süßwas
serbehälter 26 verbunden sind. Der Ausgang der wärmeauf
nehmenden Seite des Endvorwärmers 20 ist durch eine
Rohrleitung 28 mit dem unteren Bereich der Verdampfungs
kammer 15 verbunden, wobei die Eintrittsstelle der Rohr
leitung 28 in die Verdampfungskammer 15 auf der gleichen
Endseite der Verdampfungskammer liegt wie der Austritt
der Rohwasserleitung 12. In dem hier gezeigten Beispiel
ist dies die linke Seite. Auf der gegenüberliegenden
rechten Seite der Verdampfungskammer 14 ist unten eine
Abfuhrleitung 30 mit eingefügter Abwasserpumpe 32 ange
schlossen, durch die das in den Verdampfungskammern
14, 15 eingedickte Rohwasser an die Umgebung abgeführt
wird. Der Strömungsverlauf im unteren Bereich der
Verdampfungskammern ist durch Pfeile 34 angedeutet. Die
einzelnen Entspannungs-Verdampfungskammern sind durch
vertikale Trennwände 35 voneinander getrennt. Um den
Fluß des Rohwassers durch die unteren Bereiche der ein
zelnen Verdampfungskammern vom Endvorwärmer 20 zur Ab
fuhrleitung zu ermöglichen und um das für die Verdamp
fung erforderliche Druckgefälle zwischen den Verdamp
fungskammern herzustellen, sind in den unteren Bereichen
der Trennwände Öffnungen 37 vorgesehen. Die Größe dieser
Öffnungen 37 ist so gewählt, daß sich zwischen den ein
zelnen Verdampfungskammern ein Druckgefälle einstellt.
Die Öffnungen 37 liegen unterhalb der sich in Verdamp
fungskammern einstellenden Rohwasserspiegel, die in den
Zeichnungen angedeutet sind.
Die wärmeaufnehmende Seite des Endvorwärmers 20 ist in
die Abgasleitung 36 der Gasturbinenanlage 38 eingefügt.
Diese weist in bekannter Weise einen Verdichter 40, eine
Brennkammer 42 sowie eine Gasturbine 44 auf, die einen
elektrischen Generator 46 antreibt. In der Abgasleitung
36 ist stromauf des Endvorwärmers 20 ein Mischraum 48
vorgesehen, in dem eine Vielzahl von Sprühdüsen 50 ange
ordnet ist. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung
nur eine einzige Sprühdüse angedeutet. Die Sprühdüsen 50
sind durch eine Düsenleitung 52 mit der Abfuhrleitung 30
stromab der Abwasserpumpe 32 verbunden, wobei in die
Düsenleitung 52 ein z.B. von einem Stellmotor 53 ange
triebenes Durchflußregelorgan 54 eingefügt ist, dessen
Durchlaßquerschnitt von einem Temperaturfühler 56
beeinflußbar ist. Der Temperaturfühler 56 ist in der
Verbindungsleitung 58 angeordnet, welche den Mischraum
48 mit dem Endvorwärmer 20 abgasseitig verbindet. An der
tiefsten Stelle der vom Abgas beaufschlagten
Seite des Endvorwärmers 20 ist eine selbsttätige Entwäs
serungsvorrichtung 60, vorzugsweise in Form eines Kon
densatableiters vorgesehen, dessen Abfluß in einen Kon
densatbehälter 62 mündet. In den Sprühdüsen 50 wird das
Wasser durch den Druck der Abwasserpumpe 32 zerstäubt.
Die im Mischraum 48 ausgeschiedenen Salze, Feststoffe
bzw. Lauge werden durch die Abflußleitung 64, die am
tiefsten Bereich des Mischraumes 48 angeschlossen ist,
abgezogen.
Die Abgasleitung 36 ist noch mit einer Abgas-Bypaßlei
tung 66 versehen, welche den Mischraum 48 und den End
vorwärmer 20 abgasseitig umgeht. Zur Einstellung des
Gasdurchflusses ist in der Bypaßleitung 66 sowie in der
Abgasleitung 36 stromauf des Mischraums 48 jeweils ein
einstellbares Absperr- und Drosselorgan wie Abgasklappe
68 bzw. 70 angeordnet.
An die Rohwasserleitung 12 ist stromab der Rohwasserpum
pe 10 eine Speiseleitung 71 angeschlossen, die über eine
Druckerhöhungspumpe 72 zu einem Wasser-Strahler 74 (Was
serstrahl-Pumpe) führt. Der Wasserabfluß dieses Strah
lers wird durch eine Leitung 76 bewirkt, die in einen
Behälter 78 mündet, der das zugeführte Rohwasser über
ein Überlaufwehr 80 in die Umgebung abführt. Die Saug
seite des Strahlers 74 ist durch die Saugleitung 82 mit
den oberen Bereichen der Verdampfungskammern 14, 15 ver
bunden.
Für die Erzeugung von Süßwasser werden bei laufender
Gasturbinenanlage 38 die Rohwasserpumpe 10, die Abwas
serpumpe 32 sowie die Druckerhöhungspumpe 72 in Betrieb
genommen. Das Rohwasser strömt jetzt durch die Rohwas
serleitung 12 und durch die in den Verdampfungskammern
14, 15 angeordneten Brüdenkondensatoren 16, 18 zum End
vorwärmer 20, und von hier durch die Rohrleitung 28 in
den unteren Bereich der Entspannungskammer 15. Von hier
fließt das Rohwasser durch die Öffnung 37 zur nächsten
Entspannungskammer und so weiter bis zur letzten
Entspannungskammer 14. Durch die Abfuhrleitung 30 wird
hierbei nur soviel Rohwasser aus der Entspannungskammer
14 abgezogen und an die Umgebung abgeführt bzw. den
Sprühdüsen 50 zugeführt, daß immer eine bestimmte Was
sermenge im unteren Bereich der Verdampfungskammer vor
handen ist, deren Oberfläche angedeutet ist.
Das aus der Gasturbine 44 austretende heiße Abgas, des
sen Temperatur meistens zwischen 400 und 500° Celsius
liegt, wird in den Mischraum 48 geleitet. Hier kommt
dieses Abgas mit dem aus den Sprühdüsen 50 austretenden
und durch die Düsenleitung 52 zugeführten Rohwasser in
innigen Kontakt, so daß unter Verdampfung des einge
sprühten Wassers die Abgastemperatur erniedrigt wird und
ein Abgaswasserdampfgemisch von einer niedrigeren Tempe
ratur, vorzugsweise 80 bis 130° Celsius entsteht. Zur
Einhaltung dieser niedrigeren Abgastemperatur ist das
Durchflußregelorgan 54 in der Düsenleitung 52 vorgese
hen, dessen Temperaturfühler die Temperatur des Abgas
dampfgemisches nach dem Verlassen des Mischraums 48 in
der Verbindungsleitung 58 erfaßt. Durch das Durchflußre
gelorgan 54 wird hierbei die Rohwasserzufuhr zu den
Sprühdüsen 50 so eingeregelt, daß die eingestellte und
vorgegebene niedrige Temperatur des Abgasdampfgemisches
eingehalten wird. Dieses Abgasdampfgemisch von niedriger
Temperatur strömt dann durch die Verbindungsleitung 58
zum Endvorwärmer 20 und erhitzt das dort durchströmende
Rohwasser auf seine Endtemperatur. Hierbei wird die Ab
kühlung des Abgaswasserdampfgemisches in Endvorwärmer
durch entsprechend große Auslegung der Heizflächen so
weit getrieben, daß der Taupunkt des Abgaswasserdampfge
misches erreicht oder besser unterschritten wird, und
der Wasserdampf unter Wärmeabgabe an das Rohwasser kon
densiert. Das anfallende Kondensat wird durch die Ent
wässerungsvorrichtung 60 dem Kondensatsammelbehälter 62
zugeführt. Das meistens saure Kondensat kann nach einer
Neutralisation als Süßwasser verwendet werden.
Die im Mischraum 48 anfallenden Salze bzw. Feststoffe
oder Lauge werden durch die Abflußleitung 64 abgezogen.
Nach dem Verlassen des Endvorwärmers 20 kann das Abgas
einem nicht dargestellten Abgaskamin zugeführt werden.
Um den Auftrieb im Kamin zu verbessern und/oder um wei
tere Kondensationen zu vermeiden, kann diesem Abgas
durch die Bypaßleitung 66 heißes Abgas zur Temperaturer
höhung beigemischt werden. Die Dosierung erfolgt hierbei
durch entsprechende Einstellung der Abgasklappen 68 und
70. In vielen Fällen wird die Abgasklappe 68 jedoch ge
schlossen, die Abgasklappe 70 dagegen geöffnet sein und
das gesamte Abgas zum Mischraum 48 geleitet.
Infolge des niedrigen Temperaturniveaus im Endvorwärmer
20 sind rohwasserseitige Salzablagerungen und/oder Ver
krustungen sowie Korrosionen weitgehend vermieden, so
daß die Lebensdauer bzw. die Zeitspanne zwischen zwei
Reinigungsvorgängen des Endvorwärmers verlängert ist.
Wegen des niedrigen Temperaturniveaus im Endvorwärmer 20
wird das Rohwasser dort auf eine Temperatur von ungefähr
80 bis 100° Celsius erhitzt, so daß zu seiner Verdamp
fung in den Verdampfungskammern 14, 15 ein entsprechender
Unterdruck erforderlich ist. Dieser Unterdruck wird
durch den Wasserstrahler 74 erzeugt, dessen Saugseite
durch die Saugleitung 84 mit den Entspannungskammern
14, 15 verbunden ist.
Der in den Verdampfungskammern 14, 15 entstehende Dampf
wird durch die Brüdenkondensatoren 16, 18 unter Erwär
mung des Rohwassers kondensiert, das salzfreie Kondensat
tropft als Süßwasser in die Auffangwannen 22 und wird
dem Süßwasserbehälter 26 zugeleitet.
Destillationsanlagen, die nach dem Entspannungsprinzip
arbeiten, sind in der Technik seit langem bekannt, so
daß sich weitere Ausführungen erübrigen.
Die Destillationsanlage gemäß Fig. 2 weist gegenüber
der Anlage gemäß Fig. 1 den Unterschied auf, daß die
Abgaswärme der Gasturbinenanlage 38 mit Hilfe eines wär
meträgerführenden Kreislaufes an den Endvorwärmer 84
abgegeben wird. Hierzu ist in die von der Gasturbine 44
kommende Abgasleitung 86 der Abgaswärmetauscher 88 ein
gefügt, dessen wärmeabgebende Seite durch eine Vorlauf
leitung 90 und eine Rücklaufleitung 92 mit eingefügter
Umwälzpumpe 94 zu einem Kreislauf mit dem Endvorwärmer
84 zusammengeschaltet ist. Als Wärmeträger dient eine
Flüssigkeit, vorzugsweise vollentsalztes Wasser, so daß
Versalzungen dieses Kreislaufes vermieden sind. An die
Rücklaufleitung 92 ist ein Ausdehnungsgefäß 96 ange
schlossen, das mit Fremddruck, vorzugsweise mit Stick
stoff aus einem Stickstoffdruckbehälter 98, beaufschlagt
werden kann. Da im Wärmeträgerkreislauf Temperaturen
über 100° Celsius auftreten, ist zur Vermeidung von
Dampfbildungen die Ausbildung und Aufrechterhaltung ei
nes die Verdampfung verhindernden Druckes im Ausdeh
nungsgefäß erforderlich.
In der Rücklaufleitung 92 ist stromauf des Abgaswärme
tauschers 88 ist eine Abzweigstelle 100 vorgesehen, die
durch eine Beimischleitung 102 mit der Vorlaufleitung 90
stromab des Abgaswärmetauschers 88 an der Beimischstelle
104 verbunden ist. An der Abzweigstelle 100 ist zweck
mäßig ein z.B. von einem Stellmotor 105 angetriebenes
Verteilventil 103 angeordnet, das zur Beimischsteuerung
mit einem Temperaturfühler 106 in Wirkverbindung steht.
Der Temperaturfühler 106 ist hierzu in dem Vorlauflei
tungsteilstück 108 angeordnet, das zwischen der Bei
mischstelle 104 und dem Endvorwärmer 84 verläuft. Vor
zugsweise ist der Temperaturfühler 106 in unmittelbarer
Nähe des Endvorwärmers 84 angeordnet. Entsprechendes
gilt auch für den Temperaturfühler 56 des Ausführungs
beispieles gemäß Fig. 1.
Stromab der Gasturbine 44 ist eine Umgehungsleitung 110
an die Abgasleitung 86 angeschlossen, die stromab des
Abgaswärmetauschers 88 wieder in die Abgasleitung mün
det. In dieser Umgehungsleitung ist ein Absperr- und
Drosselorgan 112 z.B. in Form einer Abgasklappe angeord
net. Ebenso ist ein Absperr- und Drosselorgan 114 strom
auf des Abgaswärmetauschers 88 in der Abgasleitung 86
vorgesehen. Die Umgehungsleitung 110 dient hier den
gleichen Zwecken wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
1. Darüber hinaus ermöglichen die Bypaß- bzw. Umgehungs
leitung den Betrieb der Gasturbinenanlage ohne Abgasbe
aufschlagung des in der Abgasleitung angeordneten Wärme
tauschers, falls dies, z.B. bei Reparaturarbeiten, er
forderlich sein sollte. Dies gilt auch für das Ausfüh
rungsbeispiel gemäß Fig. 1.
Während des Betriebs der Anlage ist das Absperr- und
Drosselorgan 112 normalerweise geschlossen, das Absperr
und Drosselorgan 114 dagegen geöffnet, so daß das gesam
te von der Gasturbine 44 kommende Abgas den Abgaswärme
tauscher 88 durchströmt. Hierbei gibt dieses Wärme an
den im Wärmeträgerkreislauf durch die Pumpe 94 umgewälz
ten Wärmeträger ab und heizt diesen infolge der hohen
Abgastemperatur auf eine Vorlauftemperatur von ungefähr
150 bis 220° Celsius auf. Da mit dieser hohen Temperatur
der Endvorwärmer 84 nicht beaufschlagt werden darf, wird
an der Abzweigstelle 100 bereits abgekühlter Wärmeträger
der Rücklaufleitung 92 entnommen, durch die Beimisch
leitung 102 geführt und an der Beimischstelle 104 dem
Vorlauf beigemischt, so daß dessen Temperatur auf das
gewünschte Maß von 80 bis 130° Celsius abgesenkt wird.
Mit dieser erniedrigten Vorlauftemperatur wird dann der
Endvorwärmer 84 beaufschlagt. Der Temperaturfühler 106
erfaßt diese erniedrigte Vorlauftemperatur und veranlaßt
entsprechende Stellbefehle an das Verteilventil 103, das
den zufließenden Rücklauf aufteilt und einen Teilstrom
dem Abgaswärmetauscher 88 und einen anderen Teilstrom
der Beimischstelle 104 zuteilt. Um das Maß der Tempera
turerniedrigung des Vorlaufs variieren zu können, ist
die Beimischregelung entsprechend voreinstellbar.
Im vorliegenden Fall wird also die Abgaswärme bei hohem
Temperaturniveau an den Wärmeträgerkreislauf übertragen,
wodurch Abgaswärmetauscher geringer Baumaße einsetzbar
sind, und zugleich wird dieses hohe Temperaturniveau
durch Beimischung des kälteren Rücklaufs auf das ge
wünschte niedrigere Temperaturniveau des Endvorwärmers
84 abgesenkt, so daß dort Salzausscheidungen und/oder
Verkrustungen und/oder Korrosionen der rohwasser
führenden Heizflächen vermieden oder doch zumindest
weitgehend vermieden und verzögert sind. Die Arbeits
weise der Destillationsanlage ist auch hier entsprechend
dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, so daß sich weite
res hierüber erübrigt.
Besonders hervorzuheben ist noch, daß die angegebenen
Maßnahmen zur Absenkung des Temperaturniveaus nicht nur
für den Endvorwärmer von Vorteil sind, sondern sich für
alle entsprechend beheizten Wärmetauscher der Anlage
eignen. Dementsprechend sind unter dem Begriff "Endvor
wärmer" im Sinne vorliegender Erfindung auch andere Wär
metauscher der Destillationsanlage zu verstehen, bei
denen das gleiche Problem ansteht. Auch ist die Lehre
der Erfindung vorteilhaft für Destillationsanlagen jeg
licher Art geeignet, bei denen vergleichbare Probleme
auftreten.
Ferner ist darauf hinzuweisen, daß als Rohwasser im Sin
ne vorliegender Erfindung sämtliche salzhaltigen Wässer,
wie z. B. Meerwasser, Seewasser oder Brackwasser verstan
den sein sollen. Der Begriff Süßwasser umfaßt salzfreies
Wasser oder Wasser mit nur geringem Salzgehalt.
Claims (9)
1. Verfahren zum Gewinnen von Süßwasser aus salz
haltigem Rohwasser, wobei das Rohwasser unter Verwendung
von Abgaswärme wenigstens einer Gasturbinenanlage (38)
in mindestens einem Endvorwärmer (20) aufgeheizt und
mindestens einer Entspannungs-Verdampfungskammer (14; 15)
zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Mi
schung des heißen Abgases mit feinverteiltem kälterem
Wasser ein Abgasdampfgemisch mit einer Temperatur von
ungefähr 80 bis 130° Celsius
erzeugt wird, und daß das Abgasdampfgemisch dem
Endvorwärmer zugeführt und unter Abkühlung auf Tau
punkttemperatur oder darunter zur Aufheizung des Rohwas
sers eingesetzt wird.
2. Verfahren zum Gewinnen von Süßwasser aus salz
haltigem Rohwasser, wobei das Rohwasser unter Verwendung
von Abgaswärme wenigstens einer Gasturbinenanlage (38)
in mindestens einem Endvorwärmer aufgeheizt und
mindestens einer Entspannungs-Verdampfungskammer (14; 15)
zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein im
Kreislauf durch den Endvorwärmer zirkulierender
flüssiger Wärmeträger durch das heiße Abgas auf eine
Temperatur höher als 130° Celsius
aufgeheizt und vor seinem Eintritt in den
Endvorwärmer durch Beimischen von bereits im End
vorwärmer abgekühltem Wärmeträger auf eine Temperatur
von 80 bis 130° Celsius
abgekühlt wird.
3. Destillations-Anlage zur Durchführung des Ver
fahrens nach Anspruch 1, mit jeweils mindestens einem
Endvorwärmer (20), einer Entspannungs-Verdampfungskammer
(14; 15), sowie einer Gasturbinenanlage (38) mit in der
Abgasleitung (36) angeordnetem Oberflächen-Abgaswärme
tauscher, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgaslei
tung stromauf des als Endvorwärmer ausgebilde
ten Abgaswärmetauschers ein Mischraum (48) mit minde
stens einer wassergespeisten Sprühdüse (50) angeordnet
ist, und daß der Endvorwärmer abgas
seitig mit einer selbsttätigen Entwässerungsvorrichtung
(60) für die Abfuhr des anfallenden Abgaskondensats ver
sehen ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprühdüse (50) durch eine Düsenleitung (52) mit
der Abfuhrleitung (30) für das eingedickte Rohwasser
verbunden ist.
5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Düsenleitung (52) ein temperaturge
steuertes Regelorgan (54) eingefügt ist, dessen Tempera
turfühler (56) in der Verbindungsleitung (58) angeordnet
ist, die vom Mischraum (48) zum Endvorwärmer (20) führt.
6. Destillationsanlage zur Durchführung des Verfah
rens nach Anspruch 2, mit jeweils mindestens einem End
vorwärmer (84), einer Entspannungs-Verdampfungskammer
(14; 15) sowie einer Gasturbinenanlage (38) mit in der
Abgasleitung (36) angeordnetem Oberflächen-Abgaswärme
tauscher (88), dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaswär
metauscher durch eine Vorlaufleitung (90) und eine
Rücklaufleitung (92) mit dem Endvorwärmer zu einem
einen flüssigen Wärmeträger führenden Kreislauf verbun
den ist, daß in der Rücklaufleitung eine Abzweig
stelle (100) angeordnet ist, von der eine Beimischlei
tung (102) zu einer in der Vorlaufleitung vorgese
henen Beimischstelle (104) führt, und daß in dem zwi
schen der Beimischstelle und dem Endvorwärmer
verlaufenden Vorlaufleitungs-Teilstück (108) ein Tempe
raturfühler (106) vorgesehen ist, der Bestandteil einer
Beimischregelung ist, durch die der Wärmeträgerdurchfluß
der Beimischleitung in Abhängigkeit von der Vor
lauftemperatur im Teilstück einstellbar ist.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beimischregelung ein an der Abzweigstelle (100)
angeordnetes Verteilventil (103) aufweist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verdampfungskammer (14; 15) mit
einem Wasserstrahler (74) zur Einstellung eines die
Dampfabgabe des Rohwassers bewirkenden Unterdruckes ver
bunden ist.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß eine den Abgaswärmetauscher (88)
bzw. Endvorwärmer (20) umgehende Umgehungsleitung (110)
bzw. Abgas-Bypaßleitung (66) mit einstellbarem Abgas
durchfluß vorgesehen ist.
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1987
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DE3635707A1 (de) | 1988-04-28 |
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