PL169577B1 - Urzadzenie do odsalania wody morskiej PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do odsalania wody morskiej za- wierajace pionowa obudowa, w której jest umieszczo- ny parownik do przemiany wody w mieszanine pary wodnej i kropelek zawierajacych sole morskie w zna- cznie wiekszym stezeniu niz oryginalna woda morska, powyzej którego jest umieszczony oddzielacz do od- dzielania kropelek zawierajacych sole morskie z pary wodnej, wywolujacy efekt rozprowadzania, ponizej którego znajduje sie element wylotowy do odprowa- dzania solanki, a powyzej skraplacz polaczony z ele- mentem wylotowym do odprowadzania czystej wody z urzadzenia wyposazonego takze w uklad do dostar- czania wody morskiej, uklad do dostarczania ciepla do parownika, wywolywania zjawiska chlodzenia w skraplaczu oraz uklad do usuwania nieskrapla- jacych sie gazów i utrzymywania odpowiedniego cisnienia we wzajemnie laczacych sie obszarach w parowniku i skraplaczu, znamienne tym, ze po- wierzchnia przekroju poprzecznego przeplywu od- dzielacza (3) jest tej samej wielkosci, korzystnie równej powierzchni przekroju poprzecznego prze- plywu co najmniej sasiedniej czesci parownika (2) Fig 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do odsalania wody morskiej.

Z opisu patentowego SE-C-211999 znane jest urządzenie do odsalania zawierające oddzielacz, który ma powierzchnię przekroju poprzecznego przepływu znacznie mniejszą od wewnętrznej powierzchni przekroju poprzecznego zbiornika, w którym znajdują się elementy urządzenia. Powierzchnia przekroju poprzecznego przepływu oddzielacza stanowi maksimum 15% wewnętrznego przekroju poprzecznego zbiornika.

Urządzenie to jest ograniczone odpowiednio małą powierzchnią przekroju poprzecznego przepływu oddzielacza z uwagi na konieczność utrzymania prędkości przepływu mieszaniny pary i kropelek z parownika poniżej wartości, przy której kropelki są niesione przez parę prosto przez oddzielacz tak, że zanieczyszczają wyprodukowaną świeżą wodę, a oddzielacz jest umieszczony w przegrodzie w kształcie odwróconego lejka, co czyni urządzenie skomplikowanym i droższym w produkcji.

169 577

Z opisu patentowego USA-A-3864215 jest znane urządzenie do odsalania zawierające oddzielacz umieszczony pomiędzy sekcjami parowania i skraplania urządzenia. W tym urządzeniu oddzielacz zajmuje zasadniczą część obszaru pomiędzy ściankami w komorze. To urządzenie usuwające mgłę tworzącą siatkę kanałów parowych jest zamontowane, aby odprowadzić krople wody, niesione do góry przez parę.

Celem obecnego wynalazku jest dostarczenie urządzenia do odsalania o zwiększonej pojemności.

Urządzenie do odsalania wody morskiej według wynalazku zawierające pionową obudowę, w której jest umieszczony parownik do przemiany wody w mieszaninę pary wodnej i kropelek zawierających sole morskie o znacznie większym stężeniu niż oryginalna woda morska, powyżej którego jest umieszczony oddzielacz do oddzielania kropelek zawierających sole morskie z pary wodnej, wywołujący efekt rozprowadzania, poniżej którego znajduje się element wylotowy do odprowadzania strumienia solanki, a powyżej skraplacz połączony z elementem wylotowym do odprowadzania czystej wody z urządzenia wyposażonego także w układ do dostarczania wody morskiej, układ do dostarczania ciepła do parownika i wywoływania zjawiska chłodzenia w skraplaczu oraz układ do usuwania nieskraplających się gazów i utrzymywania odpowiedniego ciśnienia we wzajemnie łączących się obszarach w parowniku i skraplaczu, charakteryzuje się tym, że powierzchnia przekroju poprzecznego przepływu oddzielacza jest tej samej wielkości, korzystnie równej powierzchni przekroju poprzecznego przepływu co najmniej sąsiedniej części parownika.

Korzystnie oddzielacz składa się z zespołu celek, umożliwiających oddzielonym kropelkom spadanie w dół, a parze wodnej płynięcie do góry do skraplacza.

Korzystnie co najmniej część obudowy urządzenia zawierająca oddzielacz ma kształt kołowo-cylindryczny, zaś oddzielacz ma zewnętrzną ściankę stanowiącą część obudowy umieszczoną pomiędzy jego stroną wlotową i wylotową o kształcie kołowo-cylindrycznym dla zamocowania wewnątrz części obudowy przy czym obudowa jest otwieralna na złączu kołnierzowym umieszczonym pomiędzy parownikiem i skraplaczem, a część obudowy zawiera zespół do rozłącznego zamocowania aktywnej części oddzielacza w jego położeniu.

Korzystnie cała obudowa oprócz wystających części skraplacza, ma kształt kołowo-cylindryczny o tej samej średnicy jak zewnętrzna ścianka oddzielacza i zawiera wypukłe dolne ścianki oraz górne ścianki, z których ścianka dolna jest przymocowana do podstawy.

Korzystnie, zespół do rozłącznego zamocowania oddzielacza w jego położeniu roboczym zawiera wystającą w kierunku do wewnątrz obwodową obręcz utworzoną w ściance oddzielacza, obwodowy rowek utworzony w ściance oddzielacza poniżej obręczy w odległości odpowiadającej co najmniej wysokości oddzielacza, skośny pierścień do zamocowania w obwodowym rowku.

W urządzeniu wg wynalazku oddzielanie zachodzi na powierzchni zasadniczo równej całkowitej powierzchni przekroju poprzecznego strumienia, umożliwiając tym samym znaczny wzrost objętości przepływu odpowiadającego mu wzrostu prędkości. Jednocześnie konstrukcja urządzenia została uproszczona.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do odsalania według wynalazku i częściowo schematycznie w przekroju poprzecznym, fig. 2 przedstawia fragment oddzielacza stosowanego w urządzeniu pokazanym na fig. 1 w widoku perspektywicznym, zaś fig. 3 pokazuje urządzenie z fig. 1 w widoku z boku i z pewnymi częściami usuniętymi.

Urządzenie 1 do odsalania, pokazane schematycznie na fig. 1, zawiera trzy główne części składowe znane zasadniczo z uprzednio znanych urządzeń do odsalania, tj. parownik 2, przystosowany do ogrzewania wody morskiej i utrzymywania jej w stanie wrzącym, aż zostanie wytworzona mieszanina pary (to znaczy pary wodnej) i kropelek zawierających sole morskie w znacznie większym stężeniu niż oryginalna woda morska, oddzielacz 3 służący do oddzielania kropelek i pary pochodzącej z parownika 2 w taki sposób, że kropelki spadają i gromadzą się jako mały strumień solanki, podczas gdy para płynie do góry urządzenia, oraz skraplacz 4, służący do chłodzenia pary podchodzącej z oddzielacza 3, tak, aby para uległa skropleniu i utworzyła czystą wodę.

169 577

Wodę morską dostarcza się do urządzenia 1 pod zwiększonym ciśnieniem za pomocą pompy (nie pokazanej) przez wlot wody morskiej 5 skąd odpowiednio zimna woda morska wpływa do rur 6 skraplacza 4 zapewniając w ten sposób wymagane chłodzenie dla skroplenia pary wytwarzanej przez parownik 2. W czasie tej wymiany ciepła w skraplaczu 4 woda morska zostanie z konieczności trochę nagrzana, opuszczając skraplacz wylotem zimnej wody 6.

Z wylotu zimnej wody 7, woda morska, teraz w stanie podgrzanym, płynie rurą 8, której dolny koniec ma odpowiednio wąskie odgałęzienie w postaci rury wlotowej doprowadzającej wodę 9, przy czym główny strumień prowadzi rurą 8 do ruchomej dyszy w ejektorze 10.

Część wody morskiej płynąca przez rurę wlotową doprowadzającą wodę 9 wpływa do dolnej części parownika 2 i płynie w kierunku do góry przez rury 13 parownika 2, przy czym te ostatnie są nagrzane gorącą wodą, w prezentowanym przypadku stanowiącą wodę chłodzącą z silnika diesla, takiego jak silnik napędowy statku i wpływającą wlotem 11 do płaszcza wodnego wypływającej wylotem 12 płaszcza wodnego.

Zasilanie wodą morską przez rurę wlotową odprowadzającą wodę 9, zasilanie gorącą wodą przez wlot 11 do płaszcza wodnego i inne warunki działania parownika 2 są tak dostosowane, aby wywołać tak zwane parowanie ze zwiększającą się warstewką, w celu wprowadzenia optymalnych warunków działania i aby uniknąć lub zminimalizować tworzenie się kamienia kotłowego. Środkiem, aby uzyskać takie współdziałanie może być ograniczająca kryza 14 umieszczone w rurze wlotowej doprowadzającej wodę 9.

Jak wspomniano wyżej, para wytworzona w parowniku 2, płynie do góry do oddzielacza 3, niosąc ze sobą wiele kropelek utworzonych w czasie procesu gotowania się wody w parowniku 2. W ten sposób kropelki osiągające oddzielacz 3 zostają wyłapane i zgromadzone w większe krople lub małe strumyki, powracając pod wpływem siły ciężkości w kierunku parownika 2, na górze którego zostają one przechwycone przez miskę zbierającą solankę 5 i spływającą przez rurę wylotową solanki 16.

Czysta woda powstała w skraplaczu 4 na drodze skroplenia się pary powstałej w parowniku jest zbierana przez miskę zbierającą kondensat 17, z której opuszcza urządzenie przez wylot świeżej wody 18. Wylot świeżej wody 18 musi dostarczać wodę przez środki, takie jak pompa, w celu uniemożliwienia dostępu powietrza do przestrzeni wewnątrz skraplacza 4.

W czasie pracy, ciśnienie w połączonych wzajemnie obszarach w parowniku 2, oddzielaczu 3 i skraplaczu 4 jest utrzymywane na poziomie niższym od normalnego ciśnienia atmosferycznego. Ma to na celu obniżenie punktu wrzenia wody morskiej w parowniku 2 do punktu, w którym woda morska może łatwo wrzeć przy dostarczeniu tak zwanego niskowartościowego ciepła, w tym przypadku ciepła płynącego z płaszcza chłodzącego silnika diesla.

Celem ejektora 10 jest utrzymanie i wytworzenie tego obniżonego ciśnienia. W tym celu ejektor 10 zawiera dwa wloty zasysające, to znaczy wlot zasysający ciecz 19 i wlot zasysający gaz 20. Ruchoma dysza 21 ejektora 10 jest napędzana za pomocą głównego strumienia wstępnie ogrzanej wody morskiej płynącej rurą 8 z wylotu zimnej wody 7 w skraplaczu 4.

Następnie w czasie pracy, woda morska jest wpompowywana przez wlot wody morskiej 5 i płynąc przez skraplacz 4, w którym jest podgrzewana, przy zapewnieniu wymaganego efektu chłodzenia dla przeprowadzenia skroplenia będzie oprócz małych ilości odgałęziających się do rury wlotowej doprowadzającej wodę 9 - napędzać ejektor 10, przy czym ten ostatni zasysa solankę z rury wylotowej solanki 16 przez wlot zasysający ciecz 19, jednocześnie zasysając powietrze i inne nieskraplające się gazy uwalniane w parowniku 2 ze skraplacza 4 przez rurę zasysającą gaz 22, pokazaną przerywanymi liniami.

W ten sposób, ejektor 10 spełnia trzy funkcje w tym samym czasie, to znaczy; usuwa solankę powstałą z działania parownika 2, utrzymuje wymagane niskie ciśnienia, aby utrzymać punkt wrzenia na niskim poziomie i usuwa nieskraplające się gazy, które w przeciwnym razie zbierałyby się w skraplaczu 4.

Jak widać na fig. 1, istnieje tylko jeden wlot dla wody morskiej, to znaczy wlot 5 i jeden wylot dla wody morskiej, to znaczy wylot 23 z ejektora 10 (również niosący solankę i nieskraplające się gazy). Ta cecha powoduje, że urządzenie pokazane na fig. 1 jest znacznie łatwiejsze do zainstalowania niż urządzenia mające większą liczbę wlotów wody morskiej i/lub wylotów.

169 577

Z tego, co stwierdzono powyżej, w odniesieniu do ciśnienia w obszarach wzajemnie połączonych w parowniku 2, oddzielaczu 3 i skraplaczu 4 jest teraz zrozumiałe, dlaczego wylot 18 świeżej wody wymaga zainstalowania środków zapobiegających dostępowi powietrza z zewnątrz do tego obszaru. Takim urządzeniem może być pompa (nie pokazana).

Jak już pokazano na fig. 1, oddzielacz 3 jest efektywny na zasadniczo całej powierzchni przekroju poprzecznego przepływu, przy oddzielaniu kropelek solanki ze strumienia w mieszaninie wytwarzanej w procesie wrzenia w parowniku 2. To znaczy, oczywiście, że powierzchnia przekroju poprzecznego przepływu oddzielacza 3 może być tej samej wielkości, korzystnie równa powierzchni przekroju poprzecznego przepływa co najmniej sąsiedniej części parownika 2.

Na figurze 2 pokazano fragment oddzielacza 3 zdolnego do wywoływania efektu rozprowadzania. W tym celu oddzielacz 3 składa się z wielu celek rozmieszczonych w rzędach. Główną część ścianek każdej celki tworzą przegrody zygzakowe 24, z których każda zawiera wiele wystających rzeźbionych szewronów 25, wytwarzających takie warunki przepływu w każdej komórce, że kropelki solanki osadzają się na przegrodach 24 i kapią w dół do najniższej wlotowej strony oddzielacza 3, skąd spadają do miski zbierającej solankę 15 usytuowanej na górze parownika 2. Fragment pokazany na fig. 2, jest w rzeczywistości fragmentem eliminatora mgły typu T271, przy czym ten eliminator mgły został ulepszony. Jednakże jest oczywiste, że może być stosowany jakikolwiek typ separatora, który jest efektywny na zasadniczo całej powierzchni przekroju poprzecznego przepływu pod warunkiem oczywiście, że jego parametry działania są odpowiednie do tego celu.

Na figurze 3 pokazano praktyczny przykład wykonania urządzenia do odsalania typu pokazanego schematycznie na fig. 1, lecz nie pokazujący ejektora 10 i zewnętrznych wzajemnych połączeń pomiędzy głównymi elementami składowymi urządzenia.

Na figurze 3 pokazano parownik 3 ze swoją wypukłą dolną ścianką 26 spoczywającą, korzystnie zamocowaną do podstawy 27, którą można zamocować na podłodze lub pomoście. Na górze parownika 2 znajduje się oddzielacz 3 z przegrodami zygzakowymi 24, a na ich górze znajduje się skraplacz 4, przy czym ten ostatni sięga w poprzek poza szerokość cylindrycznej obudowy 34 utworzonej przez zewnętrzne ścianki parownika 2, oddzielacza 3 i skraplacza 4, przy czym wystające części są umieszczone w wystających częściach 28 obudowy 34. Góra skraplacza 4 jest zamknięta wypukłą górną ścianką 29, tak, że całe urządzenie tworzy pionowy kocioł.

Aktywna część oddzielacza 3, to znaczy część zawierająca przegrody zygzakowe 24 jest w sposób rozmontowalny mocowana wewnątrz zewnętrznej ścianki 35 oddzielacza 3 za pomocą wystającej do wewnątrz obwodowej obręczy 30 utworzonej w zewnętrznej ściance 35, oraz skośnego pierścienia 31 w sposób rozmontowalny umieszczonego w obwodowym rowku 32 również utworzonym w zewnętrznej ściance 35. Gdy konieczne jest usunięcie aktywnej części oddzielacza 3, może to być wykonane przez rozdzielenie obudowy poprzez zdemontowanie kołnierzowego złącza 33, w ten sposób umożliwiając dostęp do skośnego pierścienia 31 i aktywnej części oddzielacza 3 utworzonej przez przegrody zygzakowe 24.

Fig. 2

169 577

Fig. 3

169 577

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do odsalania wody morskiej zawierające pionową obudowę, w której jest umieszczony parownik do przemiany wody w mieszaninę pary wodnej i kropelek zawierających sole morskie w znacznie większym stężeniu niż oryginalna woda morska, powyżej którego jest umieszczony oddzielacz do oddzielania kropelek zawierających sole morskie z pary wodnej, wywołujący efekt rozprowadzania, poniżej którego znajduje się element wylotowy do odprowadzania solanki, a powyżej skraplacz połączony z elementem wylotowym do odprowadzania czystej wody z urządzenia wyposażonego także w układ do dostarczania wody morskiej, układ do dostarczania ciepła do parownika, wywoływania zjawiska chłodzenia w skraplaczu oraz układ do usuwania nieskraplających się gazów i utrzymywania odpowiedniego ciśnienia we wzajemnie łączących się obszarach w parowniku i skraplaczu, znamienne tym, że powierzchnia przekroju poprzecznego przepływu oddzielacza (3) jest tej samej wielkości, korzystnie równej powierzchni przekroju poprzecznego przepływu co najmniej sąsiedniej części parownika (2).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że oddzielacz (3) składa się z zespołu celek, umożliwiających oddzielonym kropelkom spadanie w dół, a parze wodnej płynięcie do góry do skraplacza (4).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że co najmniej część jego obudowy (34) zawierająca oddzielacz (3) ma kształt kołowo-cylindryczny, zaś oddzielacz (3) ma zewnętrzną ściankę (35) stanowiącą część obudowy (34) umieszczoną pomiędzy stroną wlotową i wylotową o kształcie kołowo-cylindrycznym dla zamocowania wewnątrz części obudowy (34), przy czym obudowa (34) jest otwieralna na złączu kołnierzowym (33) umieszczonym pomiędzy parownikiem (2) i skraplaczem (4), a część obudowy (34) zawiera zespół do rozłącznego zamocowania aktywnej części oddzielacza (3) w jego położeniu roboczym.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że cała obudowa (34), oprócz wystających części (28) zawierających części skraplacza (4), ma kształt kołowo-cylindryczny o tej samej średnicy jak zewnętrzna ścianka (35) oddzielacza (3) i zawiera wypukłe dolne ścianki (26) oraz górne ścianki (29), z których ścianka dolna (26) jest przymocowana do podstawy (27).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zespół do rozłącznego zamocowania oddzielacza (3) w jego położeniu roboczym zawiera wystającą w kierunku do wewnątrz obwodową obręcz (30) utworzoną w ściance (35) oddzielacza (3) obwodowy rowek (32) utworzony w ściance (35) oddzielacza (3), poniżej obręczy (30) w odległości odpowiadającej co najmniej wysokości oddzielacza (3), i skośny pierścień (31) do zamocowania w obwodowym rowku (32).