NL1011626C2 - Bereiding van water uit rookgassen. - Google Patents

Description

BEREIDING VAN WATER UIT ROOKGASSEN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het bereiden van water, in het bijzonder water van hoge kwaliteit ter vervanging van drinkwater.

In een groot aantal landen ter wereld bestaat 5 een tekort aan drinkwater. Dit is in het bijzonder het geval in droge streken en in streken, waarin de infrastructuur voor het zorgvuldig bereiden en transporteren van drinkwater in onvoldoende mate aanwezig is.

Het is in het algemeen aldus van belang om zo 10 zuinig mogelijk met drinkwater om te gaan en om mogelijke drinkwaterbronnen zo goed mogelijk te benutten.

De thans meest toegepaste bronnen voor drinkwater zijn grondwater en oppervlaktewater dat na reiniging als drinkwater kan worden gebruikt. In sommige gevallen 15 wordt ook wel regenwater gebruikt.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van middelen voor het uit tot nu toe onbekende bronnen bereiden van water met hoge kwaliteit, waarbij tenminste het energieverbruik van de inrichting minimaal 20 is.

Uit EP-A-0 192 893 is een inrichting bekend voor het bereiden van water uit waterdamp bevattende,van een verbrandingsproces afkomstige gassen, omvattende: - tenminste een membraan dat is ingericht voor 25 het tenminste gedeeltelijk doorlaten van watermoleculen en het hoofdzakelijk tegenhouden van andere moleculen,· - middelen voor het langs een eerste zijde van het membraan leiden van de waterdamp bevattende gassen, - aan de tweede zijde van het membraan aange-30 brachte afvoermiddelen voor het afvoeren van het aan de tweede zijde van het membraan vrijkomende water.

Deze maatregelen maken het mogelijk een tot nu toe onbenutte bron van drinkwater, namelijk waterdamp 10 1 1626 i 2 bevattende gassen, zoals verbrandingsgassen, van motoren met inwendige verbranding te benutten.

Het gebruik van deze gassen heeft echter het nadeel dat de verkregen hoeveelheid water klein is en dat 5 deze bovendien beschikbaar komt bij rijdende voertuigen hetgeen veel praktische problemen met zich mee brengt.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een dergelijke inrichting waarbij deze praktische problemen worden vermeden.

10 Dit doel wordt bereikt doordat de inrichting is geplaatst in het rookgasafvoerkanaal van een vaste verbrandingsinstallatie, bijvoorbeeld van een elektriciteitscentrale .

Hierbij wordt er op gewezen dat uit 15 DE-A-42 41 891 een inrichting bekend is, welke gebruikt wordt voor het uit rookgassen afscheiden van water, en welke gebruik maakt van een membraan. Dit betreft echter een laboratoriuminrichting, welke niet op grote schaal kan worden toegepast.

20 Het doel van deze, tot de stand van de techniek behorende inrichting is immers het drogen van het rookgas, opdat het rookgas aan een analyse kan worden onderworpen .

Dit is in tegenspraak met het doel volgens de 25 onderhavige uitvinding, waarbij de rookgassen minder van belang zijn, en waarbij het gaat om het nuttig gebruiken van het water dat uit de rookgassen wordt afgescheiden.

Rookgassen zijn echter het meest relevant aangezien deze grote hoeveelheden water bevatten, welke 30 ontstaat bij het verbranden van fossiele brandstoffen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is het membraan slechts geschikt voor het doorlaten van watermoleculen in dampvorm. Dit heeft tot gevolg dat aan de afvoerzijde van het membraan slechts water beschikbaar 35 komt dat in dampfase is geweest, zodat de aanwezigheid van in het water opgeloste stoffen wordt uitgesloten.

De effectiviteit van een dergelijke inrichting wordt vergroot, wanneer middelen zijn aangebracht voor 101 1626 < 3 het aan de tweede zijde van het membraan handhaven van een partiële waterdampdruk die lager is dan aan de eerste zijde van het membraan.

Hierdoor zullen de watermoleculen sterk genegen 5 zijn zich naar de tweede zijde van het membraan te bewegen, en aldaar uit het membraan te treden.

Hetzelfde effect wordt bereikt, wanneer middelen zijn aangebracht voor het aan de tweede zijde van het membraan handhaven van een temperatuur die lager is dan 10 aan de eerste zijde van het membraan.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is het membraan gevormd tot een aantal hoofdzakelijk cilindermantelvormige eenheden, waarbij de as van de cilinderman-tels zich parallel uitstrekt, en tenminste een einde van 15 de cilinders verbonden is met een tot de afvoermiddelen behorend verzamelvat.

Het zal duidelijk zijn dat bij een grootschalige toepassing van de onderhavige uitvinding, waarnaar uiteraard wordt gestreeft om voldoende wateropbrengst te 20 bereiken, het membraan een zo groot mogelijk oppervlak zal moeten hebben. Het blijkt dat met de hierboven aangeduide maatregelen binnen een relatief klein volume een groot oppervlak van het membraan kan worden gerealiseerd, maar waarbij thans de dimensionering nog moet worden 25 vastgesteld. Deze hangt immers af van de eigenschappen van het membraan, de dikte ervan, het debiet van het gas waaraan het water moet worden onttrokken, drukken, temperaturen, enzovoorts.

In principe is het tevens mogelijk om andere 30 configuraties van het membraan toe te passen, zoals een membraan in de vorm van een plaat, een spiraal, enzovoorts .

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de hoofdzakelijk cilindermantelvormige eenheden vervaardigd 35 van holle buisjes of vezels van het membraan of van capillairen.

101 1626 i 4

Het aanvankelijk verwerken van het membraanma-teriaal tot buisjes of vezels maakt het in het bijzonder mogelijk de hierboven genoemde structuur te vervaardigen.

Een bij voorkeur gebruikte toepassing van de 5 onderhavige uitvinding wordt verkregen, wanneer de inrichting wordt geplaatst in het rookgasafvoerkanaal van een verbrandingsinstallatie, bijvoorbeeld van een elektriciteitscentrale.

Gezien de bijzonder grote hoeveelheden rookgas-10 sen die door een elektriciteitscentrale worden geproduceerd, is het bijzonder aantrekkelijk de rookgassen te gebruiken als bron voor water.

Een andere voorkeursuitvoeringsvorm leert dat de hoofdzakelijk cilindermantelvormige eenheden met een 15 vertikale as in een zich hoofdzakelijk vertikaal uitstrekkend rookgaskanaal zijn geplaatst.

Hierdoor worden de voordelen van de hierboven genoemde configuraties gecombineerd.

Het is overigens tevens mogelijk de as van de 20 cilindermantels horizontaal te plooien.

Wanneer de inrichting wordt toegepast in een rookgasafvoerkanaal van een verbrandingsinstallatie, welke voorzien is van een met water werkende rookgasontzwavelingsinstallatie, wordt de inrichting bij voorkeur 25 stroomafwaarts van de rookgasontzwavelingsinstallatie geplaatst.

Rookgasontzwavelingsinstallaties werken in het algemeen met grote hoeveelheden water, waarvan een deel achterblijft in de verder naar de atmosfeer te voeren, 30 met waterdamp verzadigde rookgassen. Het is dan ook van belang de inrichting volgens de uitvinding stroomafwaarts van de rookgasontzwavelingsinstallatie te plaatsen om ook het in de rookgasontzwavelingsinstallatie toegevoerde water te kunnen terugwinnen.

35 Het is tevens mogelijk dat de koelmiddelen ingericht zijn voor het handhaven van een onder het dauwpunt van water gelegen temperatuur in het verzamel-vat.

10 1 1626-1 5

Een andere maatregel leert dat de middelen voor het aan de tweede zijde van het membraan handhaven van een lage temperatuur zijn ingericht voor het nuttig gebruiken van de aan de tweede zijde van het membraan 5 vrijkomende warmte. Hiermee kan immers het rendement van een elektrische centrale nog iets worden verbeterd.

Een verdere rendementsverbetering is mogelijk, doordat het watergehalte van de rookgassen is verminderd. Het gevaar, dat condensatie optreedt, is tevens vermin-10 derd. Hierdoor wordt de behoefte om de rookgassen extra te verwarmen, voordat zij naar de schoorsteen worden gevoerd om condensatie te voorkomen, verminderd.

Ten slotte wordt er op gewezen dat, wanneer de inrichting is opgenomen in een rookgasafvoerkanaal van 15 een elektriciteitscentrale, het aantrekkelijk is de af-voermiddelen te verbinden met het ketelwatercircuit voor het als ketelsuppletiewater aan het ketelwatercircuit van de centrale toevoeren van water.

Een elektriciteitscentrale produceert niet 20 alleen water, maar verbruikt ook aanzienlijke hoeveelheden water als ketelvoedingswater. Het ketelvoedingswater is voor het grootste deel afkomstig van de condensor, zodat een omloop wordt verkregen. De omloop is echter niet volledige gesloten, aangezien er waterverlies op-25 treedt. Dit waterverlies kan met een inrichting volgens de uitvinding makkelijk worden gecompenseerd. Hiermee wordt een aanzienlijke drinkwaterbesparing verkregen, aangezien het ketelsuppletiewater van hoge kwaliteit moet zijn, en gewoonlijk drinkwater wordt gebruikt.

30 Vervolgens zal de onderhavige uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van bijgaande figuur, bestaande uit een schematische weergave van een rookgaskanaal, waarin de inrichting volgens de onderhavige uitvinding is toegepast.

35 In figuur 1 is een rookgaskanaal l getoond dat van een verbreding 2 voorzien is. In de verbreding 2 is de in zijn geheel met 3 aangeduide inrichting volgens de onderhavige uitvinding aangebracht. De verbreding 2 dient 101 1626 i 6 om, ondanks het aanbrengen van de inrichting 3, voldoende doortocht te handhaven.

Overigens is het ook mogelijk de inrichting in een niet-verbrede rookgaskanaal te plaatsen,· dit is in 5 het bijzonder van toepassing als de inrichting in een bestaande schoorsteen geplaatst wordt.

De eigenlijke inrichting wordt gevormd door een aantal van membraanmateriaal vervaardigde pijpjes 4, welke in vertikale richting aan een spruitstuk 5 zijn 10 opgehangen. De slangen zijn aan hun bovenzijde met de binnenzijde van het spruitstuk 5 verbonden dat met een vat 8 is verbonden. Aan hun onderzijde zijn de slangen door middel van een klemring 6 of een andere verbinding verbonden met een spruitstuk 7 dat ook verbonden is met 15 het vat 8. Alhoewel de spruitstukken 5,7 slechts in één dimensie zijn weergegeven, zal het duidelijk zijn dat zij in het algemeen tweedimensionaal zullen zijn uitgevoerd.

Op het vat 8 is een afvoerleiding 9 aangesloten, waarin een afsluiter 10 is aangebracht. Verder is 20 een koelinrichting 11 aangebracht, waarvan de koelspiraal 12 zich in het vat 8 uitstrekt, en is het vat 8 met een vacuümpomp 13 verbonden.

Vervolgens zal de werking van deze inrichting worden beschreven.

25 Wanneer de rookgassen zich door het kanaal l heen bewegen, zal de in de rookgassen aanwezige waterdamp door het in de slangen 4 opgenomen membraan heen treden. Het komt dan in het inwendige van de slangen 4 terecht, en vervolgens stroomt het door het spruitstuk 7 heen tot 30 in vat 8. Naar behoefte kan door middel van de afsluiter 10 het vat worden afgetapt.

Om het transport door het membraan heen te bevorderen wordt gebruik gemaakt van een vacuümpomp 13 die het vacuüm en daarmee ook de partiële waterdruk 35 binnen het vat 8 verlaagt.

Voor het koelen van de inhoud van het vat 8 wordt gebruik gemaakt van een koelinrichting 11. Ook dit verbetert het transport door de membraanwand heen.

10 1 16 2 6'"* 7

Bovendien biedt deze mogelijkheid de mogelijkheid een rondgaande gasstroom te creêeren, waardoor de dampspanning binnen de slangen gemakkelijker op een lager niveau kan worden gehandhaafd.

5 Verder zijn nog talloze mogelijkheden aanwezig om dit voorstel te wijzigen. Bijvoorbeeld door de cilin-dermantelvormige lichamen in een ring langs de omtrek van een rookgaskanaal te plaatsen.

101 1626 -

Claims (11)

1. Inrichting voor het bereiden van water uit waterdamp bevattende, van een verbrandingsproces afkomstige gassen, omvattende: - tenminste een membraan dat is ingericht voor 5 het tenminste gedeeltelijk doorlaten van watermoleculen en het hoofdzakelijk tegenhouden van andere moleculen; - middelen voor het langs een eerste zijde van het membraan leiden van de waterdamp bevattende gassen, - aan de tweede zijde van het membraan aange- 10 brachte afvoermiddelen voor het afvoeren van het aan de tweede zijde van het membraan vrijkomende water, met het kenmerk, dat de inrichting is geplaatst in het rookgasafvoerkanaal van een vaste verbrandingsinstallatie, bijvoorbeeld van een elektriciteitscentrale.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het membraan slechts geschikt is voor het doorlaten van watermoleculen in dampvorm.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door middelen voor het aan de tweede zijde van het 20 membraan handhaven van een partiële waterdampdruk die lager is dan aan de eerste zijde van het membraan.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, gekenmerkt door koelmiddelen voor het aan de tweede zijde van het membraan handhaven van een temperatuur die lager 25 is dan aan de eerste zijde van het membraan.

5. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het membraan gevormd is tot een aantal hoofdzakelijk cilindermantelvormige eenheden, waarbij de as van de cilindermantels zich parallel 30 uitstrekt, en tenminste een einde van de cilinders verbonden is met een tot de afvoermiddelen behorend verza-melvat.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de hoofdzakelijk cilindermantelvormige 35 eenheden aan beide zijden met het verzamelvat zijn ver- 1011626* bonden, en dat in het aldus ontstane circuit een pomp is aangebracht.

7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hoofdzakelijk cilinder- 5 mantelvormige eenheden met verticale as in een zich hoofdzakelijk verticaal uitstrekkend rookgaskanaal zijn geplaatst.

8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in het rookgasafvoerkanaal 10 een met water werkende rookgasontzwavelingsinstallatie is geplaatst, en dat de inrichting stroomafwaarts van de rookgasontzwavelingsinstallatie is geplaatst.

9. Inrichting volgens een van de conclusies 5- 8, met het kenmerk, dat de koelmiddelen ingericht zijn 15 voor het handhaven van een onder het dauwpunt van water gelegen temperatuur in het verzamelvat.

10. Inrichting volgens een van de conclusies 4- 9, met het kenmerk, dat de koelmiddelen zijn ingericht voor het nuttig gebruiken van de aan de tweede zijde van 20 het membraan vrijkomende warmte.

11. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting is opgenomen in een rookgasafvoerkanaal van een elektriciteitscentrale, en dat de afvoermiddelen zijn verbonden met het 25 ketelwatercircuit voor het als ketelsuppletiewater aan het ketelwatercircuit van de centrale toevoeren van het water. 1 0 1 1626 55