RU2034787C1

RU2034787C1 - System for distilling sea water by means of solar energy

Info

Publication number: RU2034787C1
Application number: SU914924600A
Authority: RU
Inventors: Михаил Эхильевич Шварц; Алексей Михайлович Шварц
Original assignee: Михаил Эхильевич Шварц; Алексей Михайлович Шварц
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1995-05-10

Abstract

FIELD: production of fresh water. SUBSTANCE: system is based on employment of natural power carriers and natural conditions. Used as evaporator- distiller is natural water basin or artificial pond at salinity of water exceeding that of starting water provided with floating balls and flexible closed limiter located over periphery of evaporator- distiller; limiter is also used for locking the ball to one another. Pipe lines and technological water manifolds are provided on side of intake facilities and water basin and evaporator- distiller with chambers for facilities, separators and devices fitted in lines. System is provided with film covering the evaporation mirror of natural water basin or artificial pond; this film is provided with floats and perforations for draining the accumulated brine into water basin; unsinkable balls are fitted on the film to increase water evaporation area. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение предназначено для разрешения проблемы обеспечения пресной водой безводных и засушливых районов. Система основана на использовании естественных энергоносителей и природных условий. The invention is intended to solve the problem of providing fresh water to anhydrous and arid areas. The system is based on the use of natural energy and environmental conditions.

Известна система для опреснения морской воды с помощью солнечной энергии, содержащая средство забора исходной воды, испаритель-опреснитель с пилообразной теплопоглощающей крышей и разбрызгивателем, средство для утилизации опресненной воды и технологическую обвязку, объединяющую вышеуказанные элементы. A known system for desalination of sea water using solar energy, containing a means of abstraction of source water, a desalination evaporator with a sawtooth heat-absorbing roof and a sprayer, a means for disposing of desalinated water and technological piping combining the above elements.

Недостатком известной системы состоят в ограниченной площади, на которой происходит испарение, что обусловлено высокими капитальными затратами на строительство испарителя, и низкой эффективностью системы вытекающей отсюда. A disadvantage of the known system consists in the limited area on which evaporation occurs, due to the high capital costs for the construction of the evaporator, and the low efficiency of the system resulting from this.

Цель изобретения повышение эффективности системы за счет использования природных условий местности в соответствующих климатических зонах при снижении капитальных затрат. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the system by using the natural conditions of the area in the respective climatic zones while reducing capital costs.

На фиг.1 представлена общая схема предлагаемой системы; на фиг.2 узел I на фиг. 1; на фиг.3 узел II на фиг.1; на фиг.4 узел III на фиг.1, на фиг.5 разрез А-А на фиг.4; на фиг.6 узел IV на фиг.4; на фиг.7 разрез Б-Б на фиг. 6. Figure 1 presents the General scheme of the proposed system; in Fig.2 node I in Fig. 1; in Fig.3 node II in Fig.1; in Fig.4 node III in Fig.1, in Fig.5 a section aa in Fig.4; in Fig.6 node IV in Fig.4; in Fig.7 a section bB in Fig. 6.

Источником морской воды является водозабор водоема 1 с неограниченным запасом воды (связан с мировым океаном), где размещаются фильтры 2 с насосной станцией 3 и смонтирован начальный участок магистрального трубопровода 4. За площадкой насосной станции 3 собран узел 5, служащий для запуска в трубопровод 4 средств его очистки, поточных приборов и контейнеров с различным грузом. На линейной части трубопровода 4 установлены быстродействующие шиберные задвижки 6, сигнализаторы 7 для контроля за прохождением поточных средств, а при необходимости гасители 8 гидравлических ударов. The source of sea water is the intake of a reservoir 1 with an unlimited supply of water (connected to the oceans), where filters 2 with a pumping station 3 are located and the initial section of the main pipeline 4 is mounted. A unit 5 is assembled behind the site of the pumping station 3, which serves to launch 4 means into the pipeline its cleaning, flow equipment and containers with various cargo. On the linear part of the pipeline 4, high-speed slide gate valves 6, signaling devices 7 for monitoring the flow of flow means, and, if necessary, dampers 8 for hydraulic shocks, are installed.

В конце линейной части трубопровода 4 имеется узел 9 для приема средств очистки, поточных приборов и контейнеров. В конце магистрального трубопровода 4 установлен накопитель 10 и далее после специально предусмотренного или естественного (если он имеет место) уклона (разности отметок) установлены гидрогенераторы гидроэлектростанции 11. Разность отметок на трассе пролегания трубопровода 4 и водоема 18, где перекачиваемая морская вода распыляется и испаряется, способствует получению эффекта сифона, что можно использовать для сокращения энергозатрат при перекачке воды из водоема 1. At the end of the linear part of the pipeline 4 there is a node 9 for receiving cleaning agents, flow instruments and containers. At the end of the main pipeline 4, a storage tank 10 is installed and then, after a specially provided or natural (if it takes place) slope (difference in elevations), hydroelectric power stations 11 are installed. contributes to the siphon effect, which can be used to reduce energy consumption when pumping water from a reservoir 1.

Гидроэлектростанция 11 в предлагаемой системе позволяет практически обеспечить электроэнергией все узлы и элементы предлагаемой системы без использования других источников энергии за исключением ветровых электрогенераторов. После гидроэлектростанции 11 смонтирована распределительная сеть 12 со стояками 13, каждый из которых снабжен на верхнем конце распылителем 14 и которые расположены геометрически по ряду колец сети 12 (вместо колец можно использовать прямоугольную и иную геометрическую форму расположения). В центре каждого кольца установлен стояк 15 с конусным колпаком 16 на верхнем конце. Стояк 15 связан с коллектором 17 соответствующими креплениями. Распределительная сеть 12 и коллектор 17 со стояками 13 и 15 размещаются на акватории водоема 18 с повышенным содержанием соли по отношению к опресняемой морской воде. Hydroelectric power station 11 in the proposed system allows you to practically provide electricity to all nodes and elements of the proposed system without the use of other energy sources with the exception of wind power generators. After the hydroelectric station 11, a distribution network 12 is mounted with risers 13, each of which is equipped with a sprayer 14 at the upper end and which are located geometrically along a number of rings of the network 12 (instead of rings, a rectangular and other geometric arrangement can be used). In the center of each ring there is a riser 15 with a cone cap 16 at the upper end. The riser 15 is connected to the collector 17 with corresponding mountings. Distribution network 12 and collector 17 with risers 13 and 15 are located in the water area of the reservoir 18 with a high salt content in relation to desalinated sea water.

Стояки 13 служат для распыления воды в акватории водоема 18, а стояки 15, имеющие несколько большую высоту, для откачки образующегося в результате испарения пара. Конусный колпак 16 предотвращает попадание морской воды в стояк 15. Стояки 13 и 15 снабжены опорами 19, на которых поддерживается кровля 20, состоящая из секций, имеющих куполообразную форму, собранных из отдельных лепестков 21, изготовленных из теплопроводного материала. Причем некоторые лепестки снабжаются электроподогревом от солнечных батарей-аккумуляторов, которые располагаются под кровлей 20. The risers 13 are used to spray water in the water area of the reservoir 18, and the risers 15, having a slightly greater height, for pumping out the vapor resulting from the evaporation. The conical cap 16 prevents the ingress of sea water into the riser 15. The risers 13 and 15 are equipped with supports 19 on which a roof 20 is supported, consisting of sections having a dome shape assembled from separate petals 21 made of heat-conducting material. Moreover, some of the petals are supplied with electric heating from solar batteries, which are located under the roof 20.

Расположение лепестков 21 таково, что при каждом положении солнца, часть лепестков, находящихся под определенным углом к горизонту, оказываются под прямыми лучами солнца. Нагреваясь, эти лепестки передают часть тепловой энергии другим лепесткам, соединенным с ними. Таким путем происходит практически равномерное нагревание отдельных секций и всей кровли 20. The arrangement of the petals 21 is such that at each position of the sun, part of the petals located at a certain angle to the horizon appear under direct sunlight. When heated, these petals transfer part of the thermal energy to other petals connected to them. In this way, almost uniform heating of the individual sections and the entire roof 20 occurs.

При отсутствии солнца подогрев секций кровли может происходить через электронагревательные лепестки, питаемые от солнечных батарей-аккумуляторов, а также от ветровых электрогенераторов. In the absence of the sun, heating of the roof sections can occur through electric heating petals powered by solar batteries, as well as from wind power generators.

Морская вода забирается из водозабора водоема 1 и через фильтры 2 насосной станции 3 закачивается в магистральный трубопровод 4 и далее через накопитель 10, гидроэлектростанцию 11 попадает в распределительную сеть 12 и через стояки 13 с распылителями 14 на поверхность водоема 18. В результате нагревания кровли 20, распыления подаваемой воды, увеличения зеркала испарения путем покрытия поверхности водоема 18 разнокалиберными шариками 22, удерживаемыми в акватории испарения водоема 18 гибкими ограничителями 23, под каждой секцией кровли 20, накрывающей каждое кольцо распределительной сети 12, образуется паровая зона. Sea water is taken from the intake of the reservoir 1 and pumped through the filters 2 of the pump station 3 into the main pipeline 4 and then through the accumulator 10, the hydroelectric power station 11 enters the distribution network 12 and through risers 13 with sprayers 14 to the surface of the reservoir 18. As a result of heating the roof 20, spraying the supplied water, increasing the evaporation mirror by coating the surface of the reservoir 18 with different-sized balls 22 held in the water area of the reservoir 18 by flexible stops 23, under each roof section 20, covering th each ring of the distribution network 12, a vapor zone is formed.

Скопившийся под куполом пар откачивается по сети сборных коллекторов 17 парооткачивающей станцией 24 в охладитель 25, а оттуда в конденсатосборник 26 (водосборник). Из конденсатосборника 26 опресненная вода после соответствующей обработки и санэпидемического контроля насосной станцией 27 закачивается либо в местную систему, либо в магистрально-распределительный водопровод 28, либо в водонесущий пласт. Однако большая часть полученной пресной воды закачивается в водопровод 28, который по трассе может иметь многочисленные отводы 29, через которые можно снабдить водой обширные районы, прилегающие к трассе его пролегания. Steam accumulated under the dome is pumped through a network of prefabricated collectors 17 by a steam pumping station 24 to a cooler 25, and from there to a condensate collector 26 (water collector). After the corresponding treatment and sanitary-epidemiological control, the pump station 27 is pumped from the condensate collector 26 either to the local system, or to the main distribution water supply 28, or to the water-bearing formation. However, most of the fresh water obtained is pumped into a water supply system 28, which can have numerous outlets 29 along the route through which large areas adjacent to its route can be supplied with water.

Для периодической очистки водопровода 28 и контроля за его состоянием имеется узел 5 для запуска средств очистки, поточных приборов и контейнеров с грузом, перемещаемыми в обратном направлении. Узел 5 включает в себя стандартное двухкамерное устройство 30, через которое осуществляется ввод в трубопроводы 4 и 28 очистных средств, разделителей, поточных приборов и контейнеров с грузом; а также соответствующую технологическую обвязку, систему автоматического и телемеханического управления с использованием ЭВМ. For periodic cleaning of the water supply system 28 and monitoring its condition, there is a unit 5 for launching cleaning agents, flow instruments and containers with cargo moving in the opposite direction. The node 5 includes a standard two-chamber device 30, through which the input to the pipelines 4 and 28 of cleaning agents, dividers, flow devices and containers with cargo; as well as appropriate technological equipment, an automatic and telemechanical control system using a computer.

Узел 9 включает в себя стандартное устройство 31 для приема средств очистки, разделителей и поточных приборов, а также устройство для приема контейнеров. Последнее состоит из дугообразной трубы 32, имеющей перфорации в верхней части, которая помещена в кожухе 33. Перекачиваемая морская вода поступает в буферную емкость 34, а оттуда откачивается насосом 35 потребителям или в водохранилище. Отделенные таким путем от воды контейнеры проталкивают друг друга по наклонной части трубы 32 вниз. Нижняя часть также имеет перфорации и закрыта кожухом 36. The node 9 includes a standard device 31 for receiving cleaning agents, separators and flow devices, as well as a device for receiving containers. The latter consists of an arcuate pipe 32 having perforations in the upper part, which is placed in the casing 33. The pumped sea water enters the buffer tank 34, and from there it is pumped out by the pump 35 to consumers or to the reservoir. The containers separated in this way from the water push each other down the inclined part of the pipe 32. The lower part also has perforations and is closed by a casing 36.

Пройдя перфорированную часть внизу трубы 32, контейнеры через приемный патрубок 37 выходят наружу, где укладываются в стеллажи. Поступление скребков, разделителей и поточных приборов в устройство 31 и контейнеров в трубу 32 обеспечивается с помощью стрелки 38. Having passed the perforated part at the bottom of the pipe 32, the containers through the inlet pipe 37 go outside, where they are placed in racks. The flow of scrapers, dividers and flow instruments into the device 31 and containers into the pipe 32 is provided by the arrow 38.

Для образования облачности и дождевых облаков с учетом розы ветров часть акватории водоема 18 освобождается от кровли 20 и удаляются стояки 15. В этом случае испарение морской воды происходит с поверхности водоема 18, покрытого шариками 22, а также от распыления воды через распылители 14. To form clouds and rain clouds, taking into account the wind rose, part of the body of water of the reservoir 18 is freed from the roof 20 and the risers 15 are removed. In this case, the evaporation of sea water occurs from the surface of the reservoir 18 covered with balls 22, as well as from spraying water through sprayers 14.

Чтобы предотвратить диффундирование распыляемой воды и воды в водоеме 18 при низкой солнечной активности, поверхность водоема 18 может быть покрыта пленкой 39, на которой размещают плавающие шарики 22. In order to prevent diffusion of the sprayed water and the water in the pond 18 at low solar activity, the surface of the pond 18 can be coated with a film 39 on which the floating balls 22 are placed.

Благодаря низкозатратному увеличению площади распыления и испарения перекачиваемой морской воды в пределах водоема 18, заполненного более соленой водой, производство пресной воды практически не ограничивается. Имеющаяся в водоеме 18 более соленая вода с более высокой плотностью чем вода, поступающая по трубопроводу 4, обеспечивает благодаря своей высокой плотности непотопляемость конструкции трубчатого каркаса, в котором размещены разветвленная сеть 12 трубопровода для распыления воды и испарения и сборные коллекторы 17, которые будучи заполненными водой практически не потопляются. Due to the low-cost increase in the area of spraying and evaporation of the pumped sea water within the reservoir 18 filled with more salty water, the production of fresh water is practically unlimited. Due to its high density, the more saline water in the reservoir 18 has a higher density than the water flowing through the pipe 4, which ensures the unsinkable design of the tubular frame, in which the branched network 12 of the pipe for spraying water and evaporation and prefabricated collectors 17 are placed, which when filled with water practically do not drown.

Применяемая пленка 39 имеет перфорации 40 и сливные клапана 41, встроенные в поплавки 42. Пленка 39 препятствует диффундированию воды, перекачиваемой из водоема 1 с водой, содержащейся в водоеме 18, а при накоплении рассола после испарения основной массы подаваемой воды, позволяет спустить рассол в водоем 18, откуда скопления минеральных солей добываются промышленными способами для ее дальнейшей переработки. The applied film 39 has perforations 40 and drain valves 41 integrated into the floats 42. The film 39 prevents the diffusion of the water pumped from the reservoir 1 with the water contained in the reservoir 18, and when the brine accumulates after evaporation of the bulk of the supplied water, it allows the brine to be lowered into the reservoir 18, from where accumulations of mineral salts are mined by industrial methods for its further processing.

Спуск рассола в водоем 18 исключает необходимость выделять для сбора образующегося рассола значительные земельные площади и предотвращает экологические нарушения. The descent of the brine into the reservoir 18 eliminates the need to allocate significant land area to collect the resulting brine and prevents environmental damage.

Все трубы должны быть изготовлены из легких и прочных материалов, не подверженных коррозии и обладающих при необходимости повышенной теплопроводностью. Собранная из таких труб конструкция представляет собой устойчивый, не потопляемый каркас, покрытый сборно-разборной кровлей 20 соответствующей площади, которые при необходимости можно увеличить или сократить. All pipes must be made of light and durable materials that are not subject to corrosion and have, if necessary, increased thermal conductivity. The structure assembled from such pipes is a stable, non-sinking frame, covered with a collapsible roof 20 of the corresponding area, which, if necessary, can be increased or reduced.

Магистральный трубопровод 4 следует проложить на опорах на некоторой высоте от земли, чтобы использовать солнечную энергию для предварительного подогрева перекачиваемой воды. В отсутствии солнца предварительный подогрев можно производить с помощью электронагревательной ленты, обмотанной вокруг труб, питаемой от сол- нечных батарей-аккумуляторов и ветровых электрогенераторов, расположенных по трассе. The main pipeline 4 should be laid on supports at a certain height from the ground in order to use solar energy to preheat the pumped water. In the absence of the sun, preheating can be done with the help of an electric heating tape wrapped around pipes, powered by solar batteries-accumulators and wind power generators located along the route.

Claims

1. SYSTEM FOR SEALING WATER SEA WATER BY USING SOLAR ENERGY, containing means for drawing sea water from a reservoir, a desalination evaporator with a domed collapsible heat-absorbing roof and a spray, a means for disposing of desalinated water and technological elements, which include these , in order to increase the efficiency of the system while reducing capital costs, a natural or artificial body of water with a salinity higher than salinity is used as a desalination evaporator source water, the water area of which is equipped with floating balls and a flexible closed limiter located on the periphery of the desalination evaporator and fixing the floating balls with each other.

2. The system according to claim 1, characterized in that the piping and water supply of the process piping are equipped on the side of the intake and reservoir and desalination evaporator with reception cameras for starting hydrotransport containers, pipe cleaning means, dividers, and flow instruments.

3. The system according to claim 1, characterized in that, in order to ensure the system is unsinkable under conditions of variability in solar activity in artificial or natural reservoirs, it is equipped with a film covering the evaporation mirror of an artificial or natural reservoir, equipped with floats and having perforations for discharge into the reservoir accumulating brine, and unsinkable balls are placed on the film to increase the area of water evaporation.