PL234747B1 - Układ odsalania wody - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ produkcji wody odsolonej CoDeCo (Combined Desalination and Cooling).

Wynalazek dotyczy dziedziny rozwiązań służących do odsalania wody.

Ze stanu techniki znane są rozwiązania, w tym do odsalania wody, zawierające efekty produkcji destylatu, pompy ciepła, chłodziarki absorpcyjne.

Zgłoszenie CN205653194 prezentuje wykorzystanie urządzenia absorpcyjnego zasilanego naprzemiennie ciepłem solarnym i geotermalnym. Zaproponowane rozwiązanie uniemożliwia wykorzystanie ciepła nisko i średnio parametrowego z chłodziarki absorpcyjnej jak w proponowanym przez nas wynalazku.

W rozwiązaniu przedstawionym w zgłoszeniu CN205640840 przedstawiono wynalazek, gdzie wykorzystuje się rury kolektorów próżniowych do poprawy jakości próżni w systemach odsalających.

Rozwiązanie według wynalazku CN105923676 wykorzystuje energię solarną do odsalania oraz produkcji chłodu na cele klimatyzacyjne.

Układ nie jest w pełni zintegrowanym system odsalającym w którym ciepło z chłodziarki absorpcyjnej jest w pełni wykorzystywane.

Wynalazek opisany w zgłoszeniu CN105841395 opisuje system produkcji energii i odsalania wody na bazie odzyskania energii rozprężania gazu LNG. Nie jest to system zintegrowany z systemem skojarzonym w zakresie systemu odsalania a układ zasilający różne układy produkcyjne (chłodzenia, odsalania itd.).

Wynalazek zgłoszony za nr US2017190597 prezentuje wykorzystanie chłodzenia w instalacjach odsalania jako metody wspólnego bezprzeponowego zamrażania par wody odsolonej jako metodę separacji jej od soli.

W rozwiązaniu przedstawionym w zgłoszeniu CN106698563 prezentuje się wykorzystanie sprężarki zasilanej energią elektryczną współpracującej z systemem filtracji membranowej: układu innego niż odsalanie metodą MED.

W zgłoszeniu o nr WO2017066534 prezentuje się wykorzystanie pompy ciepła do odbioru ciepła z instalacji „wody szarej oraz wykorzystania go do zasilania systemu odsalającego. W przeciwieństwie do prezentowanego rozwiązania, wynalazek według niniejszego zgłoszenia dotyczy w pełni zintegrowanego systemu, gdzie wykorzystanie ciepła ze skraplacza i absorbera ogranicza zapotrzebowanie na wodę chłodzącą z wieży umożliwiając zbilansowanie rozwiązania skojarzonej produkcji chłodu i wody odsolonej.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie systemu skojarzonej produkcji wody odsolonej umożliwiającego eksploatację układu bez udziału zewnętrznego układu chłodzenia tj. wieży chłodniczej.

W układzie według wynalazki źródłem zasilania układu jest ciepło w postaci wody gorącej lub pary nasyconej, które dystrybuowane jest obiegiem do Absorpcyjnej Pompy Ciepła oraz obiegiem do Chłodziarki Absorpcyjnej. Chłodziarka Absorpcyjna produkuje strumień wody lodowej, dystrybuowany do skraplacza Układu Wielostopniowego Odsalania MED za pośrednictwem obiegu. Skraplacz zasilany wodą lodową ma za zadanie skroplenie par powstałych w ostatnim efekcie Układu Wielostopniowego Odsalania MED. Chłodziarka Absorpcyjna w trakcie cyklu produkcji wody lodowej wytwarza ciepło absorpcji powstające w procesie pochłaniania par przez roztwór bromku litu oraz ciepło skraplania powstałe w wyniku kondensacji par powstających w procesie produkcji czynnika chłodniczego. W związku z tym występuje konieczność doprowadzenia do Chłodziarki Absorpcyjnej strumienia wody chłodzącej, w celu wyprowadzenia ciepła absorpcji jak i ciepła kondensacji zdesorbowanej pary wodnej. Woda chłodząca dystrybuowana jest obiegiem do parownika Absorpcyjnej Pompy Ciepła w celu obniżenia temperatury poprzez odebranie ciepła potrzebnego do odparowania czynnika obiegowego w Absorpcyjnej Pompie Ciepła. W układach konwencjonalnych, obieg wody chłodzącej agregatów absorpcyjnych współpracuje z wieżami chłodniczymi, które to odbierają ciepło powstałe w procesie absorpcji i kondensacji zdesorbowanych par. W rozwiązaniu według wynalazku wieża chłodnicza została całkowicie wyeliminowana, dzięki czemu nie notuje się strat wody w wyniku odparowania będącego efektem schładzania w wieży chłodniczej. Przykładowo, dla układu wielostopniowego odsalania pracującego z dala od źródła schładzania w postaci wody morskiej, z wymaganą mocą skraplania par powstałych na poziomie 500 kW, emisja pary wodnej do atmosfery w wieży chłodniczej dochodzi do 0,72m3 na godzinę, podczas gdy produkcja wody odsolonej wynosiłaby 10,8m3 na godzinę. W przypadku chłodzenia parownikiem Absorpcyjnej Pompy Ciepła emisja pary wodnej do atmosfery nie wy

PL 234 747 B1 stępuje. W związku z koniecznością zachowania bilansu energetycznego i z faktem, że Absorpcyjna Pompa Ciepła jest w stanie schłodzić obieg wody chłodzącej Chłodziarkę Absorpcyjną w ilości 75%, pozostała część jest schładzana w Wymienniku podgrzewu solanki doprowadzanej do bloku efektów MED. Część powrotnej wody chłodzącej z obiegu, kierowana jest za pośrednictwem obiegu do wymiennika podgrzewu solanki doprowadzanej do bloku efektów MED aby tam ulec schłodzeniu na potrzeby wstępnego podgrzania strumienia solanki poddawanej procesowi odsalania dystrybuowanej obiegiem, co wpływa na poprawę bilansu energetycznego zwiększającą ilość produkowanej wody odsolonej. Istnieje również możliwość schładzania powrotu wody chłodzącej w wymienniku oddającym ciepło do odprowadzanej solanki i wymienniku oddającym ciepło do odprowadzanego destylatu, poprzez jej częściowe skierowanie obiegiem i schłodzenie wodą odsoloną i solanką zrzutową, których temperatury pozwalają na taki zabieg. Absorpcyjna Pompa Ciepła po odebraniu ciepła niskotemperaturowego z obiegu i po doprowadzeniu do niej obiegiem ciepła zasilającego, produkuje ciepło użyteczne, dystrybuowanie obiegiem, wykorzystywanym jako źródło ciepła do procesu odparowania solanki doprowadzonej do pierwszego parownika Układu Wielostopniowego Odsalania MED. Chłodziarka Absorpcyjna zasilana ciepłem za pośrednictwem obiegu generuje strumień wody lodowej dystrybuowanej obiegiem, dzięki czemu pary powstające w ostatnim efekcie układu MED zostają skroplone do postaci wody odsolonej. Z racji znacznie obniżonych temperatur parowania ostatnich efektów układu, obiegiem doprowadzana jest do nich solanka nie biorąca udziału w podgrzewaniu przez wymiennik.

Istotą wynalazku jest układ odsalający zawierający źródło ciepła, absorpcyjną pompę ciepła, blok efektów produkcji destylatu, chłodziarkę absorpcyjną, charakteryzujący się tym że, źródło ciepła jest połączone z absorpcyjną pompą ciepła za pośrednictwem rurociągu czynnika grzewczego, składającego się z rurociągu zasilającego oraz powrotnego, łączącego chłodziarkę absorpcyjną ze źródłem ciepła. Chłodziarka absorpcyjna jest połączona ze źródłem ciepła za pośrednictwem rurociągu czynnika grzewczego, składającego się z rurociągu zasilającego oraz powrotnego. Absorpcyjna pompa ciepła jest połączona za pośrednictwem rurociągu wody grzewczej, składającego się z rurociągu zasilającego oraz powrotnego, z pierwszym efektem bloku efektów produkcji destylatu. Chłodziarka absorpcyjna za pośrednictwem rurociągu wody lodowej, składającego się z rurociągu zasilającego oraz powrotnego, jest połączona z ostatnim efektem bloku efektów produkcji destylatu oraz absorpcyjną pompą ciepła za pośrednictwem rurociągu, składającego się z rurociągu zasilającego oraz powrotnego. Do pierwszego efektu bloku efektów produkcji destylatu jest podłączony rurociąg doprowadzania solanki. Do ostatniego efektu bloku efektów produkcji destylatu podłączony jest rurociąg wyprowadzania wody odsolonej. Do przedostatniego efektu bloku efektów produkcji destylatu podłączony jest rurociąg odprowadzania solanki zrzutowej. Ponadto rurociąg doprowadzania solanki do pierwszego efektu bloku efektów produkcji destylatu doprowadzany jest za pośrednictwem wymiennika podgrzewu solanki, który dodatkowo połączony jest za pośrednictwem rurociągu zasilającego i powrotnego z rurociągiem zasilającym oraz powrotnym łączącym chłodziarkę absorpcyjną z pompą ciepła.

Korzystnie gdy rurociąg wyprowadzania wody odsolonej biegnie za pośrednictwem wymiennika ciepła oraz rurociąg odprowadzania solanki zrzutowej biegnie za pośrednictwem wymiennika ciepła a obydwa wymienniki ciepła podłączone są do łączącego je rurociągu, który z jednej strony podłączony jest do rurociągu zasilającego a z drugiej do rurociągu powrotnego.

Korzystnie, gdy źródłem ciepła jest, układ kogeneracyjny bądź, wytwornica pary, bądź kocioł wodny, bądź kolektory słoneczne.

Układ odsalający według wynalazku w korzystnym przykładzie wykonania został uwidoczniony na rysunku przedstawiającym schemat blokowy układu.

Układ w korzystnym wariancie wykonania zawiera źródło ciepła 1 będące Kotłownią zasilaną olejem o mocy maksymalnej równiej 875 kW zakładającej 10% naddatek mocy, generującą parę nasyconą o ciśnieniu 8 bar, jest połączone z absorpcyjną pompą ciepła 2 o współczynniku COP na poziomie 236% i nominalnej mocy ciepła użytecznego (55/50°C) równiej 1050 kW dla przepływu 181 t/h za pośrednictwem rurociągu czynnika grzewczego, składającego się z rurociągu zasilającego 4a oraz powrotnego 4b, łączącego chłodziarkę absorpcyjną 4 ze źródłem ciepła 1. Chłodziarka absorpcyjna 4 posiada współczynnik COP na poziomie 142% i nominalnej mocy chłodniczej 500 kW dla parametrów wody lodowej 12/7°C przy przepływie 86 t/h. Chłodziarka absorpcyjna 4 jest połączona ze źródłem ciepła 1 za pośrednictwem rurociągu czynnika grzewczego, składającego się z rurociągu zasilającego 7a oraz powrotnego 7b. Absorpcyjna pompa ciepła 2 jest połączona za pośrednictwem rurociągu wody grzewczej, składającego się z rurociągu zasilającego 5a oraz powrotnego 5b, z pierwszym efektem bloku efektów produkcji destylatu 3, a chłodziarka absorpcyjna 4 za pośrednictwem rurociągu

PL 234 747 B1 wody lodowej, składającego się z rurociągu zasilającego 8a oraz powrotnego 8b, jest połączona z ostatnim efektem bloku efektów produkcji destylatu 3 oraz absorpcyjną pompą ciepła 1 za pośrednictwem rurociągu, składającego się z rurociągu zasilającego 6a oraz powrotnego 6b. Do pierwszego efektu bloku efektów produkcji destylatu 3 za pośrednictwem wymiennika podgrzewu solanki 14 o mocy 200 kW jest podłączony rurociąg doprowadzania solanki 11 do ostatniego efektu bloku efektów produkcji destylatu 3 podłączony jest rurociąg wyprowadzania wody odsolonej 12. Ponadto wymiennik podgrzewu solanki 14 podłączony jest do rurociągu zasilającego 9a i powrotnego 9b. Do przedostatniego efektu bloku efektów produkcji destylatu 3 podłączony jest rurociąg odprowadzania solanki zrzutowej 13. Każdy z rurociągów cieczowych 5, 8, 6 jest wyposażony w zestawy pompowe 18, 19, 20. Rurociąg wyprowadzania wody odsolonej 12 podłączony jest do wymiennika ciepła 15b odbioru ciepła z wody odsolonej oraz rurociąg odprowadzania solanki zrzutowej 13 podłączony jest do wymiennika ciepła 15a odbioru ciepła z solanki zrzutowej a wymienniki ciepła 15a, 15b podłączone są do rurociągu 10 łączącego rurociąg zasilający 6a z rurociągiem powrotnym 6b.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ odsalający zawierający źródło ciepła (1), absorpcyjną pompę ciepła (2), blok efektów produkcji destylatu (3) chłodziarkę absorpcyjną (4), znamienny tym, że źródło ciepła (1) jest połączone z absorpcyjną pompą ciepła (2) za pośrednictwem rurociągu czynnika grzewczego, składającego się z rurociągu zasilającego (4a) oraz powrotnego (4b), łączącego chłodziarkę absorpcyjną (4) ze źródłem ciepła (1); chłodziarka absorpcyjna (4) jest połączona ze źródłem ciepła (1) za pośrednictwem rurociągu czynnika grzewczego, składającego się z rurociągu zasilającego (7a) oraz powrotnego (7b); absorpcyjna pompa ciepła (2) jest połączona za pośrednictwem rurociągu wody grzewczej, składającego się z rurociągu zasilającego (5a) oraz powrotnego (5b), z pierwszym efektem bloku efektów produkcji destylatu (3), a chłodziarka absorpcyjna (4) za pośrednictwem rurociągu wody lodowej, składającego się z rurociągu zasilającego (8a) oraz powrotnego (8b), jest połączona z ostatnim efektem bloku efektów produkcji destylatu (3) oraz absorpcyjną pompą ciepła (1) za pośrednictwem rurociągu, składającego się z rurociągu zasilającego (6a) oraz powrotnego (6b); do pierwszego efektu bloku efektów produkcji destylatu (3) jest podłączony rurociąg doprowadzania solanki (11); do ostatniego efektu bloku efektów produkcji destylatu (3) podłączony jest rurociąg wyprowadzania wody odsolonej (12); do przedostatniego efektu bloku efektów produkcji destylatu (3) podłączony jest rurociąg odprowadzania solanki zrzutowej (13); ponadto rurociąg doprowadzania solanki (11) do pierwszego efektu bloku efektów produkcji destylatu (3) doprowadzany jest za pośrednictwem wymiennika podgrzewu solanki (14), który dodatkowo połączony jest za pośrednictwem rurociągu zasilającego (9a) i powrotnego (9b) z rurociągiem zasilającym (6a) oraz powrotnym (6b).
2. 2. Układ odsalający według zastrz. 1, znamienny tym, że rurociąg wyprowadzania wody odsolonej (12) biegnie za pośrednictwem wymiennika ciepła (15b) oraz rurociąg odprowadzania solanki zrzutowej (13) biegnie za pośrednictwem wymiennika ciepła (15a) a wymienniki ciepła (15a), (15b) podłączone są do rurociągu (10) łączącego rurociąg zasilający (6a) z rurociągiem powrotnym (6b).
3. 3. Układ odsalający zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że źródłem ciepła (1) jest, układ kogeneracyjny bądź, wytwornica pary, bądź kocioł wodny, bądź kolektory słoneczne.