RU2412909C1 - Desalination installation - Google Patents

Desalination installation Download PDF

Info

Publication number
RU2412909C1
RU2412909C1 RU2009132734/05A RU2009132734A RU2412909C1 RU 2412909 C1 RU2412909 C1 RU 2412909C1 RU 2009132734/05 A RU2009132734/05 A RU 2009132734/05A RU 2009132734 A RU2009132734 A RU 2009132734A RU 2412909 C1 RU2412909 C1 RU 2412909C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
pipe
tank
source
heater
Prior art date
Application number
RU2009132734/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Алексеевич Зимин (RU)
Борис Алексеевич Зимин
Original Assignee
Борис Алексеевич Зимин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Алексеевич Зимин filed Critical Борис Алексеевич Зимин
Priority to RU2009132734/05A priority Critical patent/RU2412909C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2412909C1 publication Critical patent/RU2412909C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination

Landscapes

  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to an installation for desalinating sea water and can be used in hot climate regions using solar energy to heat water, as well as on submarines and ships. The desalination installation has a source of water, a source water pump, a source water heat exchanger-heater, a centrifugal-vortex steam generator, a steam condenser, a condensate storage container with outlet pipes. The source water heater is in form of a heating container which receives solar energy through focusing reflectors or lenses. The water inlet pipe of the centrifugal-vortex steam generator is connected to the heating container through a circulation pump. The water outlet pipe of the centrifugal-vortex steam generator is also connected to the heating container, forming a closed circulation system.
EFFECT: low power consumption, creation of high vacuum, provision for water deep cooling, high efficiency of desalination.
6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и химической технологии (дистилляция воды для пищевых и технологических целей). Может быть использована в странах с жарким сухим климатом при использовании солнечной энергии, а также на судах дальнего плавания, подводных лодках при использовании электрической или тепловой энергии.The invention relates to the field of energy and chemical technology (water distillation for food and technological purposes). It can be used in countries with hot, dry climates using solar energy, as well as on long-distance vessels, submarines using electric or thermal energy.

Известны термические опреснительные установки, в которых исходная вода нагревается и испаряется в испарителях за счет пара, проходящего через поверхности нагрева. Далее полученный пар конденсируют и получают обессоленную дистиллированную воду (см. П.Д.Лебедев, А.А.Щукин «Теплоиспользующие установки промышленных предприятий». - М.: Энергия, 1970, рис.2-3, стр.95). Недостатком этих установок является недостаточное качество дестиллированной воды из-за того, что процесс нагрева воды совмещен с процессом испарения, а с образовавшимся паром происходит унос капель воды, содержащей соли и другие примеси.Thermal desalination plants are known in which the source water is heated and evaporated in evaporators due to steam passing through the heating surfaces. Next, the resulting steam is condensed and desalted distilled water is obtained (see P. D. Lebedev, A. A. Shchukin “Heat-using Installations of Industrial Enterprises.” - M .: Energy, 1970, Fig. 2-3, p. 95). The disadvantage of these installations is the insufficient quality of distilled water due to the fact that the process of heating the water is combined with the evaporation process, and with the formed steam, droplets of water containing salts and other impurities are carried away.

Известны также термические опреснительные установки, в которых исходная вода из источника неограниченного объема (например, море), содержащая соли и примеси, нагревается в подогревателе исходной воды (теплообменнике) ниже температуры кипения при установившемся давлении в подогревателе, далее вода прогоняется чрез центробежно-вихревой парогенератор (ЦВП), в котором снижается давление, вода вскипает и часть воды испаряется, охлаждаясь за счет снижения давления и температуры кипения (процесс раздельного последовательного нагрева воды и испарения). Охлажденная вода сбрасывается в источник неограниченного объема. Образующийся пар, лишенный примесей при центробежно-вихревом испарении (центробежные силы отбрасывают капли воды обратно в поток воды и сепарируют пар), подается в охлаждаемую емкость-аккумулятор обессоленной воды, являющуюся одновременно и конденсатором образовавшегося пара (далее емкость-конденсатор). Емкость-конденсатор находится под вакуумом, создаваемым вихревым вакуумным насосом (водоструйным вихревым эжектором). Конденсат является обессоленной (дистиллированной, опресненной) водой, готовой к потреблению в пищевых и технических целях (см. Журнал «Изобретатель и рационализатор» №11 от 1976 года, стр.7-9.) Эта установка принята в качестве прототипа.Thermal desalination plants are also known in which the source water from a source of unlimited volume (for example, sea) containing salts and impurities is heated in the source water heater (heat exchanger) below the boiling point at a steady pressure in the heater, then the water is driven through a centrifugal vortex steam generator (CVP), in which the pressure decreases, the water boils and part of the water evaporates, being cooled by lowering the pressure and boiling point (the process of separate sequential heating of water and mating). Chilled water is discharged into a source of unlimited volume. The resulting vapor, devoid of impurities during centrifugal-vortex evaporation (centrifugal forces drop water droplets back into the water stream and steam is separated), is fed into the cooled demineralized water storage tank, which is also the condenser of the formed steam (hereinafter referred to as the condenser). The capacitor is under the vacuum created by the vortex vacuum pump (water-jet vortex ejector). Condensate is desalinated (distilled, desalinated) water, ready for consumption for food and technical purposes (see Magazine "Inventor and Rationalizer" No. 11 of 1976, pp. 7-9.) This installation is adopted as a prototype.

Прототип имеет недостатки: The prototype has disadvantages:

1. Всасывающий патрубок вакуумного насоса (эжектора) присоединен к парогенератору через емкость-конденсатор. Чтобы слить дестиллированную воду из емкости-конденсатора, ее необходимо установить на высоте, превышающей высоту вакуума (если вакуум равен 0,6 кгс/см2 (6 м вод.ст.), то емкость устанавливается на высоте выше 7 метров). При меньшей высоте установки емкости будет невозможно слить из нее дистиллированную воду.1. The suction pipe of the vacuum pump (ejector) is connected to the steam generator through a capacitor-condenser. To drain distilled water from a condenser tank, it must be installed at a height exceeding the height of the vacuum (if the vacuum is 0.6 kgf / cm 2 (6 m water column), then the tank is installed at a height above 7 meters). At a lower installation height, it will not be possible to drain distilled water from it.

2. Вихревой вакуумный насос имеет КПД в два раза ниже, чем обычный водоструйный эжектор, и может создать вакуум порядка 4-5 метров водяного столба (в то время как водоструйный эжектор - 9,9 м вод.ст.). При вакууме 5 м вод. ст.вода кипит при температуре 80,86°C, что требует высокой температуры нагрева исходной воды (выше 85 градусов). Вода может охладиться за счет испарения только до 80,86°C. Далее она сливается обратно в источник неограниченного объема (в море) при высокой температуре. Пропадает часть тепла, переданная воде в теплообменнике (низкое КПД использования тепла теплообменника).2. The vortex vacuum pump has an efficiency two times lower than a conventional water-jet ejector, and can create a vacuum of about 4-5 meters of water column (while a water-jet ejector - 9.9 m water column). Under vacuum, 5 m water. St. water boils at a temperature of 80.86 ° C, which requires a high temperature for heating the source water (above 85 degrees). Water can be cooled by evaporation only up to 80.86 ° C. Then it merges back into a source of unlimited volume (at sea) at high temperature. Part of the heat transferred to water in the heat exchanger disappears (low efficiency of heat exchanger heat utilization).

Для вакуумных опреснительных установок требуется более глубокий вакуум и рециркуляция горячей воды, прошедшей ЦВП, обратно в подогреватель.Vacuum desalination plants require a deeper vacuum and recirculation of the hot water passed through the DHW back to the heater.

3. Патрубок слива выпаренной воды (остатка) из ЦВП также находится под вакуумом, что требует установки ЦВП на определенной высоте и не позволяет установить ЦВП в низком помещении, например, в подводной лодке или корабле.3. The drain pipe of the evaporated water (residue) from the central heating unit is also under vacuum, which requires the central heating unit to be installed at a certain height and does not allow the central heating unit to be installed in a low room, for example, in a submarine or ship.

Целью настоящего изобретения является опреснение морской воды (любой минерализованной воды) в районах с жарким климатом путем использования солнечной энергии для нагрева воды, а также обеспечение возможности опреснения морской воды на подводных лодках и кораблях.The aim of the present invention is the desalination of sea water (any mineralized water) in areas with a hot climate by using solar energy to heat water, as well as providing the possibility of desalination of sea water in submarines and ships.

Поставленная цель достигается тем, что в известной опреснительной установке, содержащей источник исходной воды, насос исходной воды, теплообменник-подогреватель исходной воды, центробежно-вихревой парогенератор с подводящим и отводящим трубопроводами исходной воды и с отводящим паропроводом, конденсатор пара, аккумулирующую емкость дистиллированной воды (опресненной воды, конденсата) с отводящим трубопроводом дистиллированной воды, соединительные трубопроводы исходной воды, подогревателем исходной воды является емкость-подогреватель, получающая энергию солнца через фокусирующие отражатели или линзы или через поверхности нагрева от альтернативного источника энергии, причем трубопровод, подводящий воду к ЦВП, связан с емкостью-подогревателем через циркуляционный насос, а отводящий трубопровод воды от ЦВП также связан с этой емкостью-нагревателем, и все вместе (емкость, насос, трубопровод, ЦВП, трубопровод, емкость) образуют замкнутую циркуляционную систему, кроме этого, патрубок, отводящий пар от ЦВП, соединен со всасывающим патрубком водоструйного эжектора, входящего в систему обеспечения вакуума и конденсации паров, полученных в ЦВП, и отвода дистиллированной воды (дистиллята, конденсата).This goal is achieved by the fact that in the well-known desalination plant containing a source of source water, a source water pump, a heat exchanger-heater of the source water, a centrifugal vortex steam generator with inlet and outlet pipelines of the source water and with a discharge steam line, a steam condenser, a storage tank of distilled water ( desalinated water, condensate) with a discharge pipe of distilled water, connecting pipes of the source water, the source water heater is a heating tank a spruce that receives solar energy through focusing reflectors or lenses or through heating surfaces from an alternative energy source, and the pipeline supplying water to the central heating circuit is connected to the heating tank through a circulation pump, and the water discharge pipe from the central heating circuit is also connected to this heating tank, and all together (tank, pump, pipeline, CVP, pipeline, tank) form a closed circulation system, in addition, a pipe that exhausts steam from the CVP is connected to the suction pipe of a water-jet ejector, input present in the vacuum system and to ensure condensation of vapors obtained RJC and removal of distilled water (distillate condensate).

Замкнутая система обеспечения вакуума и конденсации паров, полученных в ЦВП и отвода дистиллированной воды, содержит бак рабочей воды (БРВ), циркуляционный насос рабочей воды (ЦНРВ), водоструйный эжектор-конденсатор паров, соединенный с нагнетательным патрубком насоса и сливным трубопроводом с БРВ, охладитель рабочей воды, установленный на сливном трубопроводе воды после эжектора, трубопровод отбора воды из БРВ.The closed system for ensuring vacuum and condensation of vapors obtained in the central water supply center and distilled water drainage contains a working water tank (BRV), a working water circulation pump (TsNRV), a water-jet vapor ejector-condenser connected to the pump discharge pipe and the drain pipe with BRV, a cooler working water installed on the drain water pipe after the ejector, the pipeline for water withdrawal from the BRV.

Верхняя наджидкостная часть емкости-нагревателя исходной воды соединена дыхательным трубопроводом с ЦВП, а на трубопроводе имеется запорно-регулирующий орган (клапан, кран, задвижка).The upper super-liquid part of the source water heater tank is connected by the breathing pipeline to the central heating unit, and the pipeline has a shut-off and regulating body (valve, valve, valve).

Центробежно-вихревой парогенератор (ЦВП) содержит основной корпус в виде обечайки (отрезка трубы) с верхней и нижней торцевыми крышками, с тангенциальным патрубком подвода исходной нагретой воды, с отверстиями в нижней части корпуса, с циклоном-сепаратором, в верхней части которого размещена нижняя часть основного корпуса с отверстиями, и труба отвода пара, проходящая через основной корпус, а в нижней части имеется тангенциальный патрубок отвода воды.The centrifugal vortex steam generator (CVP) contains the main body in the form of a shell (pipe section) with upper and lower end caps, with a tangential nozzle for supplying the source of heated water, with holes in the lower part of the housing, with a cyclone separator, in the upper part of which there is a lower part of the main body with openings, and a steam exhaust pipe passing through the main body, and in the lower part there is a tangential water outlet pipe.

Циркуляционный насос, подающий воду из емкости-нагревателя в ЦВП, имеет трубопровод рециркуляции воды от нагнетательного патрубка к всасывающему, с соплом на конце, помещенном перед рабочим колесом насоса, или на этом трубопроводе рециркуляции установлен водоструйный эжектор, всасывающий патрубок которого соединен с емкостью-нагревателем.The circulation pump supplying water from the heating tank to the central heating unit has a water recirculation pipeline from the discharge pipe to the suction pipe, with a nozzle at the end placed in front of the pump impeller, or a water-jet ejector is installed on this recirculation pipe, the suction pipe of which is connected to the heating tank .

Емкость-подогреватель 3 имеет трубопровод продувки (сброса в канализацию частично выпаренной воды).Capacity-heater 3 has a purge pipe (discharge into the sewer partially evaporated water).

На фиг.1 показана схема опреснительной установки с использованием солнечной энергии.Figure 1 shows a diagram of a desalination plant using solar energy.

На фиг.2 - схема опреснительной установки с использованием альтернативной энергии (электрической, тепловой, механической) в низком помещении (например, в подводной лодке или корабле).Figure 2 - diagram of a desalination plant using alternative energy (electrical, thermal, mechanical) in a low room (for example, in a submarine or ship).

На фиг.3 - схема насоса (п.10 фиг.2) с использованием антикавитационного устройства в виде сопла на конце трубопровода рециркуляции воды, установленным перед рабочим колесом насоса.Figure 3 - diagram of the pump (item 10 of figure 2) using an anti-cavitation device in the form of a nozzle at the end of the water recirculation pipe installed in front of the impeller of the pump.

На фиг.4 - схема опреснительной установки с использованием антикавитационного устройства для насоса 10 в виде водоструйного эжектора.Figure 4 - diagram of the desalination plant using anti-cavitation device for the pump 10 in the form of a water-jet ejector.

На фиг.5 - продольный разрез центробежно-вихревого парогенератора (ЦВП) (в качестве ЦВП взят «Деаэратор-тепломассообменник» центробежно-вихревого типа, защищенный патентом РФ №2131555).Figure 5 is a longitudinal section of a centrifugal-vortex steam generator (CVP) (as the CVP taken "Deaerator-heat and mass exchanger" centrifugal-vortex type, protected by RF patent No. 2131555).

Опреснительная установка имеет: 1 - источник исходной воды (море, озеро, бассейн); 2 - насос исходной воды; 3 - емкость-подогреватель исходной воды (емкость должна иметь форму, выдерживающую наружное атмосферное давление до 9 метров водяного столба); 4 - трубопровод исходной воды, подаваемой в емкость 3 через теплообменник 5 (охладитель рабочей воды); 6 - обводной трубопровод помимо теплообменника 5; 7 - устройства, направляющие энергию солнечных лучей на емкость-нагреватель (фокусирующие зеркала, линзы), 8 - запасной нагреватель от альтернативного источника энергии (например, электронагреватель); 9 - регулятор уровня воды в баке 3; 10 - насос подачи нагретой воды из емкости 3 в центробежно-вихревой парогенератор ЦВП; 11 - продувочный трубопровод для слива концентрированного рассола из бака 3 (для поддержания определенного солесодержания воды в баке 3); 12 - центробежно-вихревой парогенератор ЦВП с подводящим - 13, отводящим - 14 трубопроводами воды и паропроводом 15 (ЦВП необходимо установить на высоте 6-8 м выше уровня воды в баке 3, например, на столбе или вышке); 16 - водоструйный эжектор-конденсатор пара с подводящим 17 и отводящим - 18 трубопроводами рабочей воды, в качестве которой используется образовавшийся из пара конденсат (может быть установлен на том же столбе (вышке), что и ЦВП); 19 - всасывающий патрубок эжектора, на котором устанавливают вакуумметр 20; 21 - теплообменник продувочной воды на трубопроводах 4 и 11; 22 - бак рабочей воды (конденсата) с трубопроводами 23 - слива конденсата и 24 - опорожнения бака; 25 -циркуляционный насос рабочей воды; 26 - накопительный (расходный) бак конденсата (обессоленной, опресненной воды), 28 - продувочный трубопровод; 29 - перфорированная труба (дипергатор) на конце трубы 14, помещенная в верхней части емкости 3. 30 - дыхательная труба, соединяющая верхнее пространство бака 3 с ЦВП с запорно-регулирующим органом (клапаном) 31 (устанавливается при недостаточной высоте помещения, когда ЦВП устанавливается непосредственно над баком 3, см. фиг.2); 32 - трубопровод рециркуляции воды от нагнетательного патрубка насоса 10 к всасывающему патрубку с соплом 34 на конце трубопровода перед рабочим колесом 35 насоса 10 (фиг.3). На фиг.4 в качестве антикавитационного устройства используется водоструйный эжектор 36 вместо сопла 34.Desalination plant has: 1 - source of source water (sea, lake, pool); 2 - source water pump; 3 - a tank-heater of the source water (the tank must have a shape that can withstand external atmospheric pressure up to 9 meters of water column); 4 - the pipeline of source water supplied to the tank 3 through a heat exchanger 5 (working water cooler); 6 - bypass pipe in addition to the heat exchanger 5; 7 - devices directing the energy of the sun's rays to the tank-heater (focusing mirrors, lenses), 8 - a spare heater from an alternative energy source (for example, an electric heater); 9 - water level regulator in the tank 3; 10 - pump for supplying heated water from the tank 3 to the centrifugal-vortex steam generator of the central heating unit; 11 - purge pipe for draining concentrated brine from the tank 3 (to maintain a certain salinity of water in the tank 3); 12 - centrifugal-vortex steam generator CVP with inlet - 13, outlet - 14 water pipelines and steam line 15 (CVP must be installed at a height of 6-8 m above the water level in tank 3, for example, on a column or tower); 16 - a water-jet steam ejector-condenser with a supply 17 and a discharge - 18 pipelines of working water, which is used as a condensate formed from steam (can be installed on the same column (tower) as the central heating unit); 19 - suction pipe of the ejector, on which the vacuum gauge 20; 21 — purge water heat exchanger in pipelines 4 and 11; 22 - tank of working water (condensate) with pipelines 23 - condensate drain and 24 - tank emptying; 25 - circulation pump for working water; 26 - storage (consumption) tank of condensate (desalinated, desalinated water), 28 - purge pipe; 29 - a perforated pipe (disperser) at the end of the pipe 14, placed in the upper part of the tank 3. 30 - a breathing pipe connecting the upper space of the tank 3 with the central heating unit with a shut-off regulating body (valve) 31 (installed with insufficient room height when the central heating unit is installed directly above the tank 3, see figure 2); 32 - pipeline recirculation of water from the discharge pipe of the pump 10 to the suction pipe with a nozzle 34 at the end of the pipeline in front of the impeller 35 of the pump 10 (Fig.3). In figure 4, as an anti-cavitation device, a water-jet ejector 36 is used instead of the nozzle 34.

Изображенный на фиг.5 центробежно-вихревой парогенератор ЦВП имеет цилиндрический корпус 37 в виде отрезка трубы с верхней 38 и нижней 39 кольцевыми крышками, с тангенциальным патрубком 40 подвода перегретой воды, с окнами 41 (или короткими тангенциальными патрубками), с кольцевой перегородкой 42 (шайбой), с патрубком 43, соединяющим ЦВП с баком 3 при помощи дыхательной трубы 30 (фиг.2), трубы 44 отвода пара из ЦВП. Ниже окон 41 имеется циклон 45 (сепаратор пара от воды), в нижней части которого находится тангенциальный патрубок 46, отводящий воду в бак 3 по трубе 14.The centrifugal-vortex steam generator shown in Fig. 5 has a cylindrical body 37 in the form of a pipe segment with upper 38 and lower 39 ring caps, with a tangential pipe 40 for supplying superheated water, with windows 41 (or short tangential pipes), with an annular partition 42 ( a washer), with a pipe 43 connecting the CVP to the tank 3 with the help of the breathing tube 30 (Fig. 2), a pipe 44 for removing steam from the CVP. Below the windows 41 there is a cyclone 45 (steam separator from water), in the lower part of which there is a tangential pipe 46, which discharges water into the tank 3 through the pipe 14.

Работа установки (фиг.1) осуществляется следующим образом. Исходная вода из источника исходной воды (моря) насосом 2 подается в емкость 3 (при заполнении емкости 3 через обводной трубопровод 6 и регулятор уровня 9). При работе установки трубопровод 6 перекрыт, и исходная вода подается в ЦВП через трубопровод 4 и теплообменник 21 и регулятор уровня 9. Солнечные лучи направляются на стенки емкости 3 при помощи фокусирующих зеркал 7 (альтернативный источник энергии для нагрева воды может быть использован ночью, а также на кораблях и подводных лодках). Вода в емкости 3 нагревается (например, до 80°C). Включается в работу насос 10, который обеспечивает циркуляцию воды из емкости в парогенератор 12 (ЦВП). Далее по трубопроводу 14 обратно в емкость 3. В ЦВР вода приобретает вращательное движение, а давление воды падает до величины ниже точки кипения (например, до 0,2 ата, когда Т кипения равна 59,76°C). Образующийся пар направляется в паропровод 15, а вода, охлажденная за счет парообразования до 59,76°C, направляется обратно в бак 3. Концентрация солей в баке 3 повышается, так как пар отводится без солей. Чтобы поддерживать постоянство солесодержания в воде бака 3, часть воды сбрасывают по продувочному трубопроводу 11 через теплообменник 21 в канализацию.The operation of the installation (figure 1) is as follows. The source water from the source of source water (sea) is pumped into the tank 3 by the pump 2 (when filling the tank 3 through the bypass pipe 6 and the level controller 9). When the unit is operating, pipeline 6 is closed, and the source water is supplied to the central heating unit through pipeline 4 and the heat exchanger 21 and level regulator 9. The sun's rays are directed to the walls of the tank 3 using focusing mirrors 7 (an alternative energy source for heating water can be used at night, as well as on ships and submarines). The water in the tank 3 is heated (for example, up to 80 ° C). A pump 10 is included in the operation, which circulates water from the tank to the steam generator 12 (CVP). Then, through the pipeline 14, back to the tank 3. In the water cooling system, the water acquires a rotational motion, and the water pressure drops to a value below the boiling point (for example, to 0.2 at, when the boiling T is 59.76 ° C). The generated steam is sent to the steam line 15, and the water, cooled by vaporization to 59.76 ° C, is sent back to the tank 3. The concentration of salts in the tank 3 increases, since the steam is discharged without salts. In order to maintain a constant salinity in the water of the tank 3, part of the water is discharged through the purge pipe 11 through the heat exchanger 21 into the sewer.

ЦВП должен быть установлен на высоте 10 метров, чтобы охлажденная вода самотеком сливалась в бак 3 (например, на столбе или вышке. См. фиг.1). Пар отсасывается эжектором 16 через всасывающий патрубок 19 и конденсируется за счет контакта с рабочей водой эжектора. Рабочая вода нагревается за счет конденсации пара. Она проходит через теплообменник 21 (охладитель рабочей воды), охлаждается и сливается в бак 22 рабочей воды. Из бака 22 насосом 25 рабочая вода направляется снова в эжектор 16. Количество рабочей воды в баке 22 возрастает за счет конденсата, полученного из пара. Бак 22 заливают первоначально питьевой водой. В процессе работы вся рабочая вода в баке 22 становится конденсатом за счет конденсации пара. Излишки конденсата (опресненной воды) сливаются по сливному трубопроводу 23 (трубопроводу отбора воды из БРВ) в расходную емкость 26 и разбираются потребителями. Исходная вода, проходя теплообменник 5, охлаждает рабочую воду и немного нагревается. Часть этой воды направляется в бак 3 через теплообменник 21 и регулятор 9 (помимо обводного трубопровода 6), а часть воды сливается в канализацию или обратно в море по трубопроводу 27. В процессе работы вода в баке 3 испаряется, а соли остаются в баке. Концентрация солей возрастает. Для поддержания постоянства концентрации солей в баке 3 производят продувку (сброс части воды в канализацию) через продувочный трубопровод 11. Для использования тепла продувочной воды ее перед сбросом в канализацию пропускают через теплообменник 21.The CVP should be installed at a height of 10 meters so that chilled water flows by gravity into tank 3 (for example, on a column or tower. See figure 1). Steam is sucked off by the ejector 16 through the suction pipe 19 and condenses due to contact with the working water of the ejector. Working water is heated by condensation of steam. It passes through a heat exchanger 21 (working water cooler), is cooled and discharged into the working water tank 22. From the tank 22 by the pump 25, the working water is sent again to the ejector 16. The amount of working water in the tank 22 increases due to the condensate obtained from the steam. Tank 22 is initially filled with drinking water. In the process, all the working water in the tank 22 becomes condensate due to steam condensation. Excess condensate (desalinated water) is discharged through a drain pipe 23 (a water withdrawal pipe from the BRV) into a flow tank 26 and is disassembled by consumers. Source water passing through the heat exchanger 5 cools the working water and heats up a little. Part of this water is sent to the tank 3 through the heat exchanger 21 and regulator 9 (in addition to the bypass pipe 6), and part of the water is drained into the sewer or back to the sea via the pipe 27. During operation, the water in the tank 3 evaporates, and the salts remain in the tank. The concentration of salts increases. To maintain a constant concentration of salts in the tank 3, purge (discharge of part of the water into the sewer) through the purge pipe 11. To use the heat of the purge water, it is passed through the heat exchanger 21 before being discharged into the sewer.

Установка может работать как в непрерывном режиме, так и в периодическом. Если мощность нагревателей соответствует производительности и температура воды в баке 3 поддерживается постоянной, то установка может работать непрерывно. Если тепловая мощность солнечных отражателей меньше мощности парогенератора, то воду в баке 3 следует нагреть до максимальной и запустить установку. Температура воды в баке 3 будет постепенно падать и приближаться к температуре кипения при данном вакууме. Работа установки осуществляется в периодическом режиме. Установка на солнечной энергии может работать днем в непрерывном режиме, а вечером и ночью - до охлаждения воды в баке 3 или переключиться на альтернативный источник энергии.The installation can work both in continuous mode and in periodic mode. If the power of the heaters corresponds to the capacity and the temperature of the water in the tank 3 is kept constant, then the installation can work continuously. If the thermal power of the solar reflectors is less than the power of the steam generator, then the water in the tank 3 should be heated to maximum and start the installation. The temperature of the water in tank 3 will gradually drop and approach the boiling point at a given vacuum. The operation of the installation is carried out in periodic mode. A solar-powered installation can operate continuously during the day, and in the evening and at night until the water in tank 3 is cooled or switch to an alternative energy source.

Работа ЦВП осуществляется следующим образом. Перегретая выше температуры кипения вода поступает в корпус 37 по тангенциальному патрубку 40, приобретая вращательное движение. Устанавливается вертикальный вращающийся уровень воды. Давление вращающегося потока воды падает от периферии к центру, вода закипает. Через окна 41 потоки воды и пара поступают в циклон 45. Пар выходит из ЦВП по трубе 44 в эжектор 16, а остатки воды - через патрубок 46 в бак 3. Патрубок 43 и труба 30, при частично открытой задвижке 31, обеспечивают вакуум в баке 3 (несколько меньший, чем в ЦВП). Разность вакуума (разность абсолютных давлений в баке 3 и в ЦВП) создают условия, когда вода в баке 3 не кипит, а в ЦВП кипит.The work of the CVP is as follows. Superheated above boiling point, the water enters the housing 37 through the tangential pipe 40, acquiring a rotational movement. A vertical rotating water level is set. The pressure of the rotating flow of water drops from the periphery to the center, the water boils. Through the windows 41, water and steam flows into the cyclone 45. The steam leaves the CVP through the pipe 44 to the ejector 16, and the remaining water flows through the pipe 46 to the tank 3. The pipe 43 and pipe 30, with the valve 31 partially open, provide a vacuum in the tank 3 (slightly smaller than in the DPC). The difference in vacuum (the difference in absolute pressures in tank 3 and in the central heating unit) creates conditions when the water in tank 3 does not boil and boils in the central heating unit.

Установка в варианте фиг.2 отличается тем, что ЦВП не имеет возможности быть установленным на достаточной высоте (например, установка находится на подводной лодке или корабле). Циркуляция воды между баком 3 и ЦВП (12) осуществляется за счет насоса 10. При помощи дыхательной трубы 30 и запорно-регулирующего органа (клапана) 31 в баке 3 устанавливается вакуум. Чтобы избежать кавитации насоса 10, работающего под вакуумом, установлена труба рециркуляции воды 32 с соплом 34 (см. фиг.3) или эжектор 36 (см. фиг.4).The installation in the embodiment of FIG. 2 is characterized in that the DPC does not have the ability to be installed at a sufficient height (for example, the installation is on a submarine or ship). The circulation of water between the tank 3 and the central heating unit (12) is carried out by the pump 10. Using a breathing tube 30 and a shut-off regulating body (valve) 31, a vacuum is established in the tank 3. To avoid cavitation of the pump 10 operating under vacuum, a water recirculation pipe 32 with a nozzle 34 (see Fig. 3) or an ejector 36 (see Fig. 4) is installed.

Наличие емкости-подогревателя, соединенной с центробежно-вихревым парогенератором (ЦВП) при помощи трубопроводов и циркуляционного насоса, с образованием замкнутой циркуляционной системы, обеспечивает большую экономию тепловой энергии, так как сбрасываемая из ЦВП вода нагрета значительно выше, чем исходная (в прототипе недостаточно охлажденная вода сразу же сбрасывалась в источник воды неограниченного объема - в море (равноценно - в канализацию) и на ее место поступала холодная исходная вода).The presence of a heater tank connected to a centrifugal-vortex steam generator (CVP) using pipelines and a circulation pump, with the formation of a closed circulation system, provides great savings in thermal energy, since the water discharged from the CVP is heated much higher than the source (in the prototype, insufficiently cooled water was immediately discharged into a source of water of unlimited volume - into the sea (equivalently - into the sewer) and cold source water came into its place).

Соединение патрубка, отводящего пар от ЦВП, с всасывающим патрубком водоструйного эжектора позволяет эжектору стать конденсатором и установить его на небольшой высоте, которую может обеспечить помещение подводной лодки или корабля (у прототипа коденсатор, находящийся под вакуумом, должен находиться на высоте создаваемого вакуума, чтобы слить из него конденсат (дистиллят)).The connection of the steam outlet pipe from the CVP to the suction pipe of the water-jet ejector allows the ejector to become a condenser and install it at a low height, which the submarine or ship can provide (in the prototype, the coder, which is under vacuum, must be at the height of the created vacuum to drain condensate from it (distillate)).

Наличие водоструйного эжектора-конденсатора пара и соединение его всасывающего патрубка с паропроводом от ЦВП создает более глубокий вакуум, чем вихревой вакуумный насос, что обеспечивает более глубокое охлаждение воды, поступающей в ЦВП, и образование большего количества пара.The presence of a water-jet steam ejector-condenser and the connection of its suction pipe to the steam line from the CVP creates a deeper vacuum than the vortex vacuum pump, which provides deeper cooling of the water entering the CVP and the formation of more steam.

Использование дистиллята (конденсата) пара в качестве рабочей воды для эжектора и наличие охладителя рабочей воды (5) на трубопроводе дистиллята, упрощает конструкцию установки (по причине отсутствия вакуума в системе циркуляции дистиллята, являющегося рабочей водой эжектора и отсутствия необходимости установки емкости дистиллята на высоте, определяемой вакуумом).The use of steam distillate (condensate) as working water for the ejector and the presence of a working water cooler (5) on the distillate pipe simplifies the design of the installation (due to the lack of vacuum in the distillate circulation system, which is the working water of the ejector and the need to install the distillate tank at a height determined by vacuum).

Соединение верхней наджидкостной части емкости - нагревателя исходной воды дыхательным трубопроводом с ЦВП и установка на этом трубопроводе запорно-регулирующего органа (клапана, крана, задвижки) позволяет поставить емкость-нагреватель под некоторый вакуум и обеспечить свободный слив воды из ЦВП в эту емкость (частично используя динамический напор вращающегося потока воды в ЦВП).The connection of the upper supra-liquid part of the tank - the source water heater with the breathing pipe to the CVP and the installation of a shut-off regulating body (valve, tap, valve) on this pipe allows the heater tank to be placed under a certain vacuum and to ensure free drainage of water from the CPU to this tank (partially using dynamic pressure of a rotating stream of water in a water-heat pump).

Наличие трубопровода рециркуляции между нагнетательным и всасывающим патрубками циркуляционного насоса и сопла на конце этого трубопровода перед рабочим колесом насоса или наличие на этом трубопроводе рециркуляции водоструйного эжектора, всасывающий патрубок которого соединен с емкостью-нагревателем, позволяет предупредить кавитацию насоса 10, при вакууме в емкости 3 и в трубопроводе перед насосом 10.The presence of a recirculation pipeline between the discharge and suction nozzles of the circulation pump and the nozzle at the end of this pipeline in front of the impeller of the pump, or the presence of a water-jet ejector on this recirculation pipe, the suction nozzle of which is connected to the heater tank, can prevent cavitation of the pump 10 under vacuum in the tank 3 and in the pipeline in front of the pump 10.

Наличие трубопровода продувки у емкости-нагревателя позволяет минимизировать количество продувочной воды с максимальным количеством солей, что уменьшит потери тепла.The presence of a purge pipe at the heater tank allows you to minimize the amount of purge water with the maximum amount of salts, which will reduce heat loss.

Claims (6)

1. Опреснительная установка, содержащая источник исходной воды, насос исходной воды, трубопровод исходной воды, подогреватель исходной воды, центробежно-вихревой парогенератор (ЦВП) с подводящим трубопроводом нагретой воды, с отводящим трубопроводом воды от ЦВП, с паропроводом, отводящим пар от ЦВП, циркуляционные соединительные водопроводы, конденсатор пара, аккумулирующую емкость сконденсированного пара (дистиллята, конденсата) с отводящим трубопроводом дистиллята, отличающаяся тем, что подогревателем исходной воды является емкость-подогреватель, получающая энергию солнца через фокусирующие отражатели или линзы или через поверхности нагрева от альтернативного источника энергии, причем трубопровод, подводящий воду к ЦВП, связан с емкостью-подогревателем через циркуляционный насос, а отводящий трубопровод воды от ЦВП также связан с этой емкостью-нагревателем, и все вместе (емкость, насос, трубопровод, ЦВП, трубопровод, емкость) образуют замкнутую циркуляционную систему, кроме этого, патрубок, отводящий пар от ЦВП, соединен со всасывающим патрубком водоструйного эжектора, входящего в систему обеспечения вакуума и конденсации паров, полученных в ЦВП, и отвода дистиллированной воды (дистиллята, конденсата).1. Desalination plant containing a source of source water, a pump of source water, a pipeline of source water, a heater of source water, a centrifugal-vortex steam generator (CVP) with a supply pipe of heated water, with a discharge pipe of water from the CPU, with a steam pipe that removes steam from the CPU, circulating connecting water pipes, a steam condenser, an accumulating capacity of condensed steam (distillate, condensate) with a distillate discharge pipe, characterized in that the capacity of the source water heater is a heater that receives the energy of the sun through focusing reflectors or lenses or through heating surfaces from an alternative energy source, the pipeline supplying water to the DPC connected to the heater tank through a circulation pump, and the water drainage pipe from the DPC is also connected to this heater tank, and all together (tank, pump, pipeline, CVP, pipeline, tank) form a closed circulation system, in addition, a pipe that exhausts steam from the CVP is connected to the suction pipe of a water-jet ezhek a torus, which is part of the system for ensuring vacuum and condensation of vapors obtained in the central heating unit, and drainage of distilled water (distillate, condensate). 2. Опреснительная установка по п.1, отличающаяся тем, что замкнутая система обеспечения вакуума и конденсации паров, полученных в ЦВП, и отвода дистиллированной воды содержит бак рабочей воды (БРВ), циркуляционный насос рабочей воды (ЦНРВ), водоструйный эжектор-конденсатор паров, соединенный с нагнетательным патрубком насоса и сливным трубопроводом с БРВ, охладитель рабочей воды, установленный на сливном трубопроводе воды после эжектора, трубопровод отбора воды из БРВ, причем бак рабочей воды является аккумулятором опресненной воды (дистиллята, конденсата).2. Desalination plant according to claim 1, characterized in that the closed system for providing vacuum and condensation of vapors obtained in the central water supply center and distilled water outlet contains a working water tank (BRW), a working water circulation pump (TsNRV), a water-jet vapor ejector-condenser connected to the discharge pipe of the pump and the drain pipe with BRV, a cooler for working water installed on the drain pipe of water after the ejector, a pipe for taking water from the BRV, and the tank of working water is a desalinated water accumulator (disti lyata condensate). 3. Опреснительная установка по п.1, отличающаяся тем, что верхняя наджидкостная часть емкости-нагревателя исходной воды соединена дыхательным трубопроводом с ЦВП, а на трубопроводе имеется запорно-регулирующий орган (клапан, кран, задвижка).3. Desalination plant according to claim 1, characterized in that the upper super-liquid part of the source water heater tank is connected by a breathing pipeline to the central heating unit, and the pipeline has a shut-off and regulating body (valve, valve, valve). 4. Опреснительная установка по п.1, отличающаяся тем, что центробежно-вихревой парогенератор (ЦВП) содержит основной корпус в виде обечайки (отрезка трубы) с верхней и нижней торцевыми крышками, с тангенциальным патрубком подвода исходной нагретой воды, с отверстиями в нижней части корпуса, с циклоном-сепаратором, в верхней части которого размещены нижняя часть основного корпуса с отверстиями и труба отвода пара, проходящая через основной корпус, а в нижней части имеется тангенциальный патрубок отвода воды.4. Desalination plant according to claim 1, characterized in that the centrifugal vortex steam generator (CVP) contains a main body in the form of a shell (pipe section) with upper and lower end caps, with a tangential nozzle for supplying the source of heated water, with holes in the lower part case, with a cyclone-separator, in the upper part of which is located the lower part of the main body with holes and a steam exhaust pipe passing through the main body, and in the lower part there is a tangential water outlet pipe. 5. Опреснительная установка по п.1, отличающаяся тем, что циркуляционный насос, подающий воду из емкости-нагревателя в ЦВП, имеет трубопровод рециркуляции воды от нагнетательного патрубка к всасывающему с соплом на конце, помещенным перед рабочим колесом насоса, или на этом трубопроводе рециркуляции установлен водоструйный эжектор, всасывающий патрубок которого соединен с емкостью-нагревателем.5. Desalination plant according to claim 1, characterized in that the circulation pump supplying water from the heating tank to the central heating circuit has a water recirculation pipe from the discharge pipe to the suction pipe with a nozzle at the end located in front of the pump impeller, or on this recirculation pipe a water-jet ejector is installed, the suction pipe of which is connected to the heater tank. 6. Опреснительная установка по п.1, отличающаяся тем, что емкость-подогреватель имеет трубопровод продувки. 6. Desalination plant according to claim 1, characterized in that the tank-heater has a purge pipe.
RU2009132734/05A 2009-09-01 2009-09-01 Desalination installation RU2412909C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009132734/05A RU2412909C1 (en) 2009-09-01 2009-09-01 Desalination installation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009132734/05A RU2412909C1 (en) 2009-09-01 2009-09-01 Desalination installation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2412909C1 true RU2412909C1 (en) 2011-02-27

Family

ID=46310576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009132734/05A RU2412909C1 (en) 2009-09-01 2009-09-01 Desalination installation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2412909C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490480C1 (en) * 2011-12-16 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Operating method of thermal power plant
RU2493482C2 (en) * 2011-10-28 2013-09-20 Юрий Михайлович Красильников Steam generation plant of single-circuit nuclear power plant
CN103420439A (en) * 2012-08-23 2013-12-04 李虹 Treatment method for realizing leachate pollutant zero-discharge and recycling
RU2603799C1 (en) * 2012-12-25 2016-11-27 Чжунин Чанцзян Интернэшнл Нью Энерджи Инвестмент Ко., Лтд Device for sea water desalting and method of using of solar energy for continuous supply of heat
RU2612290C1 (en) * 2016-04-06 2017-03-06 Негосударственная Академия Наук И Инноваций Method for processing fluids and device to this end
RU2767322C1 (en) * 2021-05-18 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Solar water distillation station

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2493482C2 (en) * 2011-10-28 2013-09-20 Юрий Михайлович Красильников Steam generation plant of single-circuit nuclear power plant
RU2490480C1 (en) * 2011-12-16 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Operating method of thermal power plant
CN103420439A (en) * 2012-08-23 2013-12-04 李虹 Treatment method for realizing leachate pollutant zero-discharge and recycling
CN103420439B (en) * 2012-08-23 2016-02-03 李虹 Realize the treatment process of Leachate site zero release of pollutant and resource utilization
RU2603799C1 (en) * 2012-12-25 2016-11-27 Чжунин Чанцзян Интернэшнл Нью Энерджи Инвестмент Ко., Лтд Device for sea water desalting and method of using of solar energy for continuous supply of heat
RU2612290C1 (en) * 2016-04-06 2017-03-06 Негосударственная Академия Наук И Инноваций Method for processing fluids and device to this end
RU2767322C1 (en) * 2021-05-18 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Solar water distillation station

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2412909C1 (en) Desalination installation
CN101481154B (en) Method and apparatus for seawater desalination by comprehensive utilization of solar energy
US8341961B2 (en) Solar desalination system
Gude et al. Feasibility study of a new two-stage low temperature desalination process
CN103449548B (en) Marine heat pipe type seawater desalination device
KR101811394B1 (en) Seawater desalination equipment
CN201587871U (en) Multi-stage vacuum distillation sea water desalinating device
US7811420B2 (en) Isothermal gas-free water distillation
RU2373461C1 (en) Heat supply system
AU2005284554A1 (en) Seawater desalination plant
KR101402482B1 (en) A Seawater Desalination System for Small Craft
JP2013523439A (en) Vapor absorption system
JP2015202445A (en) Reduced-pressure boiling-type seawater desalination apparatus with power generating function
RU2393995C1 (en) Method of desalinating sea water and installation for desalinating sea water
CN102234144A (en) Membrane distillation water purifying device and method
US7041198B2 (en) Distillation system
CN105329962B (en) Solar energy composite heat pump desalinization and confession domestic water system and method
RU150516U1 (en) SUNNY DESALER
RU2090512C1 (en) Installation for distilling liquids and evaporating solutions
RU2359917C1 (en) Method of sea water desalination by utilising low-potential heat
CN103896349B (en) Sea water desalting device
CN109292860A (en) Falling film evaporation couples absorption refrigeration high-salt sewage processing equipment and high-salt sewage processing method
RU2494308C1 (en) General-purpose vacuum atmospheric deaeration plant
WO2014205430A1 (en) Waste-heat water distillation system
RU2365815C2 (en) Installation for condensation of spent vapor of steam turbine and condensate deaeration

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110902