WO2006029603A1 - Meerwasserentsalzungsanlage - Google Patents

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WO2006029603A1
WO2006029603A1 PCT/DE2005/001608 DE2005001608W WO2006029603A1 WO 2006029603 A1 WO2006029603 A1 WO 2006029603A1 DE 2005001608 W DE2005001608 W DE 2005001608W WO 2006029603 A1 WO2006029603 A1 WO 2006029603A1
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seawater desalination
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Peter Szynalski
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Peter Szynalski
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    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Definitions

  • the invention relates to a seawater desalination plant.
  • the inflowing salt water (saline feedwater) is heated after a small chemical treatment to prevent deposition, progressively in the preheating section (tube bundle heat exchanger) and reaches the end heater (Brine Heater).
  • the water with the aid of Wär ⁇ meenergy usually water vapor at 90 0 C - heated 110 0 C.
  • a higher temperature is not desirable because, in particular, calcium sulfate (CaSO4) to solve at 115 0 C from the salt water and heavy deposits. cause the system to be shut down.
  • the heated water is now forwarded to the first evaporation stage, de ⁇ ren ambient pressure is reduced, that a part of the water ver ⁇ flashes (flashing).
  • the water vapor condenses and additionally heats the countercurrent salt water.
  • the resulting distillate is collected and discharged separately.
  • the remaining Brine is pumped further into the following boiler, where the same process takes place again at lower pressure and temperature levels.
  • Typical MSF plants have between 15 and 25 stages and produce between 4,000 - 100,000 m 3 / d fresh water.
  • Another method for desalination of seawater is the multi-effect distillation (MED) and the methods based on reverse osmosis on a membrane (reverse osmosis or RO) in question.
  • MED multi-effect distillation
  • RO reverse osmosis
  • the membrane process (RO) is significantly better than the thermal processes (MSF, MED), since only in the case of the Distillation process thermal energy is needed.
  • the bandwidths given in the table depend on the type of installation and the size of the installation, because with increasing system efficiency (system type) and increasing steam volume (system size), the specific energy requirement decreases.
  • the membrane process does not score significantly better than the thermal process MED, since the maintenance costs are lower in the distillation processes.
  • the filters used in the membrane process only have a lifespan of five years, which leads to high costs.
  • the bandwidths given in the table do not depend on the type of installation and the size of the installation but on the type of energy used (gas, oil, nuclear energy).
  • the selection criteria for the selected project goal can now be formulated.
  • the task for the invention results from the improvement of the known processes for the production of drinking water from seawater (seawater desalination), in particular with regard to energy and the creation of a cost-effective and efficiently operated plant.
  • the plant can thus be operated independently up to the supply of fossil fuels.
  • a support or even complete operation by solar energies is possible.
  • By suitable dimensioning a delivery of electrical energy is conceivable.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the seawater desalination plant according to the invention
  • FIG. 3 shows a table for the thermodynamic analysis of an MSF
  • Figure 4 is a diagram of a heat pump
  • FIG. 5 shows a diagram of a block heating station
  • Figure 6 is a diagram for energy transport
  • Figure 7 is a diagram for heat recovery.
  • the plant concept according to the invention is as follows.
  • the plant is based on the method of evaporation in order to allow desalting as free of residue as possible.
  • the stepwise expansion or multi-stage flash technology is used:
  • the construction of a chamber for Vakumverdampfung is shown in Figure 1.
  • Seawater inlet Seawater (salt water) coming from the previous stage, which forces the condensation of the steam in the heat exchanger
  • Residual water outlet cooled, partially evaporated seawater, which could not be evaporated and is passed on to the next stage
  • Vacuum pump Supply line to the vacuum pump, which supplies the necessary vacuum for evaporation via a control valve
  • the cogeneration plant is currently available as standard in heating systems and can provide heating energy and electricity at low cost through high efficiency.
  • the heat pump can reduce the necessary heating demand and is supplied with electrical energy by the combined heat and power plant.
  • the combined heat and power supplies, etc. also the power for pumps, control systems ..
  • the heat pump preferably operates at temperatures up to 6O 0 C, des ⁇ semi it is to be used very effectively in the lower stages of MSF chambers to reduce the temperature differences.
  • FIG. 2 shows the block diagram of a seawater desalination plant with a diesel generator DS, a heat pump WP and a few heat exchangers WT connected in the circuit.
  • the heat exchanger WT are integrated in the liquid circulation of a cascade of cascade tanks K1, K2, Kn.
  • the cascade container K1, K2, Kn are connected via pressure regulator DR with a vacuum pump VP, which generates the negative pressure for the evaporation of the seawater.
  • the heat pump WP and the vacuum pump VP are operated by means of an energy station ES.
  • the diesel generator DS generates the necessary electrical energy.
  • the resulting heat energy is transferred via a heat exchanger WT to the liquid circuit for further heating of the seawater.
  • the diesel generator DS can be coupled with systems for the use of solar energy and / or boil-off heat
  • the invention is based on the additional heat transfer from the raw water by means of the heat pump WP to the water to be heated in the cascade sections K1, K2, Kn. This saves heating energy and significantly increases the efficiency of the process. Furthermore, the heat pump WP can be switched and coupled to heat exchangers WT in such a way that the residual energy contained in the pure water is removed. taken and introduced into the heating process of the seawater (see Fig. 2). Thus, the necessary cooling can be supported on the withdrawal side of the pure water. At the same time, the surplus energy is used to minimize the energy required to heat up the seawater through energy sources.
  • the heat pump WP is coupled as a preferably multi-stage arrangement on réelletau ⁇ shear WT both on the energy extraction side with the piping system of the raw water (seawater) and with the line system of pure water.
  • several heat pumps WP can be used.
  • tube bundle heat exchangers can be used here in a particularly advantageous manner, which are provided with an efficient heat transferring filler. This makes possible an improved forwarding of the heat to be recovered.
  • thermodynamic analysis The special effect of the system can be demonstrated by a thermodynamic analysis.
  • the table according to FIG. 3 shows the thermodynamic analysis of an MSF cascade.
  • the table shows the values for the thermodynamic analysis of an MSF cascade.
  • the seawater temperature rises when passing through 10 cascade stages from 31 to 89 degrees C.
  • the temperature increase from stage to stage is 5 - 6 degrees C.
  • FIG. 4 shows the functional diagram of a heat pump.
  • the heat pump is integrated as a per se known assembly in the field of seawater desalination plant. In this case, it is driven by the electric supply by means of a diesel generator. This can be part a combined heat and power plant.
  • a station for power generation is designed as a diesel generator DS.
  • FIG. 5 shows the functional diagram of a diesel generator DS.
  • the diesel generator DS supplies the required heat energy for the operation of the MSF stages and the electric power for the heat pump WP, the vacuum pump VP and the entire system. This is thus, in addition to the required fuel, completely self-sufficient, and can also be operated away from developed areas.
  • An extension of the seawater desalination system according to the invention results from heat pump arrangements.
  • FIGS. 6 and 7 show the energy balance of such a system.
  • FIG. 6 shows that the evaporation energy can be recovered from the condensation energy. The temperature increase necessary for the evaporation is applied by means of introduced evaporation energy. At the same time condensation energy is released again during the condensation of the pure water, whereby the temperature drops again. Although both processes take place at different temperature levels, the energy released can be used to replace the required energy.
  • FIG. 7 this is utilized according to FIG. 7 in that a heat pump is integrated in the region of the discharge of the pure water via a heat exchanger (see FIG. 2). The energy obtained there can be introduced into the cascade section for heating the water to be evaporated.
  • FIG. 7 shows the temperature reduction of the seawater via the cascade stages (condensation stages).
  • the temperature of the pure water reached at the end of the cascade stages is further lowered via a heat exchanger of the heat pump.
  • the amount of heat gained is introduced by means of the heat pump at an elevated temperature level in addition - and at the same time reduction - the necessary heating power for the evaporation wie ⁇ in the cascade stages.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Meerwasserentsalzungsanlage mit einer Kaskade von Verdampfungskörpern, die durch ein salzhaltiges Meerwasser zuführendes Leitungssystem verbunden sind. Jede Kaskade ist mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Das Meerwasser wird nach Durchlaufen der Kaskaden den Verdampfungskörpern zugeführt, so dass es sukzessive verdampft wird. Zur Verbesserung der Energiebilanz der Anlage ist vorgesehen, eine Anordnung von Wärmetauschern (WT) wenigstens in der Zufuhrleitung des Meerwassers anzuordnen und eine Wärmepumpe (WP) mit einem oder mehreren der Wärmetauscher (WT) zu verbinden.

Description

MEERWASSERENTSALZUHGSANLAGE
Die Erfindung betrifft eine Meerwasserentsalzungsanlage.
Es ist bekannt Meerwasserentsalzungsanlagen beispielsweise mit der Verfah¬ rensanordnung Multi Stage Flash (MSF) zu betreiben, die auf dem Prinzip der Vakuumverdampfung beruhen: Um die benötigte Energie effizient zu nutzen, werden kommerzielle Entsalzungsverfahren so entwickelt, dass der Destillati- onsprozess in mehreren Stufen wiederholt wird. Sukzessive wird von Stufe zu Stufe das Druck- und Temperatumiveau gesenkt.
Das einströmende Salzwasser (Saline Feedwater) wird nach einer geringen che¬ mischen Behandlung zur Ablagerungsvermeidung, progressiv in der Vorwärm¬ strecke (Rohrbündel-Wärmetauscher) aufgewärmt und erreicht den Enderhitzer (Brine Heater). Innerhalb des Enderhitzers wird das Wasser mit Hilfe von Wär¬ meenergie (normalerweise Wasserdampf auf 90 0C - 110 0C erhitzt. Eine höhere Temperatur ist nicht erwünscht, da sich insbesondere Kalziumsulfate (CaSO4) bei 115 0C aus dem Salzwasser lösen und starke Ablagerungen verursachen, die bis zur Stilllegung der Anlage führen können.
Das erhitzte Wasser wird nun in die erste Verdampfungsstufe weitergeleitet, de¬ ren Umgebungsdruck verringert ist, dass ein Teil des Wassers blitzartig ver¬ dampft (Flashing). An dem Rohrbündel-Wärmetauscher kondensiert der Was¬ serdampf und erhitzt zusätzlich das gegenströmende Salzwasser. Das so erhal- tene Destillat wird aufgefangen und separat abgeleitet. Die verbleibende Sole (Brine) wir weiter in den folgenden Kessel gepumpt, bei dem derselbe Prozess auf niedrigerem Druck- und Temperaturniveau erneut stattfindet.
Typische MSF-Anlagen besitzen zwischen 15 und 25 Stufen und produzieren zwischen 4.000 - 100.000 m3/d Frischwasser. Als weiterer Verfahren zur Meerwasserentsalzung kommen die Multi-Effect- Destillation (MED) und die Verfahren auf Basis der Umkehr-Osmose an einer Membran (Reverse Osmosis oder RO) in Frage.
Über die energetische und ökonomische Beurteilung von Meerwasserentsal¬ zungsanlagen ist folgendes zu bemerken.
Die meisten der errichteten großtechnischen Meerwasserentsalzungsanlagen sind Destillationsanlagen, welche Niederdruckdampf als Wärmequelle benöti- gen. Aus thermodynamischer und wirtschaftlicher Sicht ist es deshalb sinnvoll, Meerwasserentsalzungsanlagen und Kraftwerke in kombinierten Anlagen zu vereinen, in denen der erzeugte Hochdruckdampf zur Produktion von elektri¬ schem Strom im Turbogenerator, und der Niedrigdruckabdampf oder - entnahmedampf der Dampfturbinen zur Versorgung der Destillationsanlage ver- wendet wird.
Die Errichtung und der Betrieb einer solchen kombinierten Anlage mit Kraftwerk und Meerwasserentsalzung erfordern große finanzielle Aufwendungen. Die Betreiber müssen viele relevante Faktoren berücksichtigen, wenn die technisch und wirtschaftlich beste Anlagenkombination gewählt, und eine gerechte Auftei¬ lung der gesamten Produktionskosten in Strom- und Trinkwassergestehungskos¬ ten erfolgen soll.
Bei der energetischen Beurteilung von Meerwasserentsalzungsverfahren kann folgende Tabelle helfen:
Figure imgf000004_0001
Bei der energetischen Betrachtung schneidet das Membranverfahren (RO) be¬ deutend besser als die thermischen Verfahren (MSF, MED) ab, da nur bei den Destillationsverfahren thermische Energie benötigt wird. Die in der Tabelle an¬ gegebenen Bandbreiten hängen vom Anlagentyp und von de Anlagengröße ab, denn mit steigendem Anlagenwirkungsgrad (Anlagentyp) und steigender Dampfmenge (Anlagengröße) sinkt der spezifische Energiebedarf.
Bei der ökonomischen Beurteilung von Meerwasserentsalzungsverfahren kann folgende Tabelle helfen:
Figure imgf000005_0001
Bei der ökonomischen Betrachtung schneidet das Membranverfahren (RO) nicht bedeutend besser als das thermische Verfahren MED ab, da bei den Destillati¬ onsverfahren die Wartungskosten niedriger sind. Die beim Membranverfahren verwendeten Filter haben lediglich eine Lebensdauer von fünf Jahren, was zu hohen Kosten führt. Die in der Tabelle angegebenen Bandbreiten hängen nicht vom Anlagentyp und von der Anlagengröße ab, sondern von der verwendeten Energieform (Gas, Öl, Kernenergie).
Für die Verfahrensauswahl bei der Konzeption einer Meerwasserentsalzungsan¬ lage sind also verschiedene Dinge zu beachten.
Ausgehend von den schon zuvor genannten Aspekten können jetzt die Aus- wahlkriterien für das gewählte Projektziel formuliert werden.
1. Entsalzung des Meerwassers zu größtmöglichem Reinheitszustand
2. Energieverbrauch auf kleinstmöglichem Level
3. Verwendung eines bewährten Verfahrens 4. Dimensionierungsmöglichkeit für mittleren Verbrauch
5. Herstellmöglichkeit mittels frei zugänglicher Technologie
6. Verfahrensverbesserung durch neue Technologien Für thermische Verfahren sprechen folgende Argumente:
- Punkt 1 , da sich ein Restsalzgehalt von <50 ppm erreichen lässt,
- Punkt 3, da als erprobte Technologie seit ca. 50 Jahre in Gebrauch, - Punkt 4, weil die erforderlichen Dimensionierungsverfahren inzwischen sehr ausgereift sind, und
- Punkt 5, da im Hintergrund eine große Erfahrung bei der notwendigen Metallverarbeitung vorliegt.
Für Reverse-Osmosis Verfahren spricht folgendes Argument:
- Nach Punkt 2 ist nur elektrische Energie notwendig, allerdings mit dem Nachteil von hohen laufenden Kosten für Wartung und Dauerbetrieb, was speziell bei kleinen Anlagengrößen kritisch anzusehen ist.
Schließlich ist durch den Einsatz neuer Techniken zur Verfahrensverbesserung die Auswahl bestimmt. Die in den letzten Jahren eingeführte Technik der Block¬ heizkraftwerke und Wärmepumpen ist ausschlaggebend für die Auswahl des MSF-Verfahrens als Basis einer neuen MSDP (Medium-Size-Desalination-Plant) Konzeption.
Die Aufgabenstellung für die Erfindung ergibt sich aus der Verbesserung der bekannten Verfahren zur Trinkwassergewinnung aus Meerwasser (Meerwasser¬ entsalzung) insbesondere in energetischer Hinsicht und der Schaffung einer kos- tengünstigen und effizient zu betreibenden Anlage.
Die Lösung der Aufgabe gestaltet sich nach den Merkmalen des Anspruches 1 (Verfahren) und des Anspruches 10 (Vorrichtung).
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen genannt. Die weiteren Ausführungen beschreiben eine Anlage mit MSF-Technik zur Ent¬ salzung, eine nachgeschaltete Wärmepumpe und ein Blockheizkraftwerk zur Erzeugung der notwendigen thermisch und elektrischen Energie zum Betrieb der MSF-Stufen und den notwendigen Pumpen und Kontrolleinrichtungen.
Die Anlage kann somit bis auf die Bereitstellung von fossilen Brennstoffen autark betrieben werden. Eine Unterstützung oder auch vollständiger Betrieb durch so¬ lare Energien ist möglich. Durch geeignete Dimensionierung ist eine Abgabe von elektrischer Energie denkbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zeichnerischen Darstellungen beispielhaft dargestellt.
Dabei zeigen Figur 1 eine Schema zur Vakuum-Verdampfung,
Figur 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Meer¬ wasserentsalzungsanlage,
Figur 3 eine Tabelle zur thermodynamischen Analyse einer MSF-
Kaskade, Figur 4 ein Schema einer Wärmepumpe,
Figur 5 ein Schema einer Blockheizstation,
Figur 6 ein Diagramm zum Energietransport und
Figur 7 ein Diagramm zur Wärmerückgewinnung.
Das erfindungsgemäße Anlagenkonzept stellt sich wie folgt dar.
Die Anlage basiert auf der Methode der Verdampfung, um eine möglichst rück¬ standsfreie Entsalzung zu ermöglichen. Als grundsätzliches Verfahren wird die stufenweise Entspannungs- oder Multi Stage Flash-Technologie verwendet: Der Aufbau einer Kammer zur Vakumverdampfung ist in Figur 1 dargestellt. Hierbei stellen dar: Seewasser-Eingang : von vorheriger Stufe kommendes Seewasser (Salz¬ wasser), das im Wärmetauscher die Kondensation des Dampfes erzwingt
Seewasser-Ausgang erwärmtes Seewasser (Salzwasser) wird zur nächsten Stufe geleitet
Restwasser-Eingang von der vorherigen Stufe kommendes, teilverdampftes Seewasser, das weiter verdampft wird
Restwasser-Ausgang : abgekühltes, teilverdampftes Seewasser, das nicht verdampft werden konnte und zur nächsten Stufe ge¬ leitet wird
Vakuum-Pumpe: Zuleitung zur Vakuumpumpe, die über ein Regelventil den notwendigen Unterdruck zur Verdampfung liefert
Um die prinzipbedingten Nachteile des geringen Volumens gegenüber aktuellen Anlagen auszugleichen, ist in der Wärmeenergieerzeugung eine Wärmepumpe und ein Blockheizkraftwerk eingesetzt, die erst in den letzten Jahren technisch zu entscheidender Bedeutung entwickelt worden sind. Das Blockheizkraftwerk ist heute in Heizungssystemen standardmäßig verfügbar und kann durch hohen Wirkungsgrad preiswert Heizenergie und elektrischen Strom liefern. Die Wärme- pumpe kann durch Ausnutzung von Umweltenergie den notwendigen Heizbedarf verringern und wird durch das Blockheizkraftwerk mit elektrischer Energie ver¬ sorgt. Das Blockheizkraftwerk liefert auch den Strom für Pumpen, Regelanlagen usw.. Die Wärmepumpe arbeitet vorzugsweise bei Temperaturen bis 6O0C, des¬ halb ist sie auch in den unteren Stufen der MSF Kammern zu Verminderung der Temperaturdifferenzen sehr wirkungsvoll einzusetzen.
Als Verbesserungen gegenüber herkömmlichen Anlagen sind
Dimensionierung auf tatsächlichen Bedarf, d.h. keine Überproduktion Geringer Flächenbedarf - fortschrittliche Energieverwendung
Einsatz neuester Technologien im Wärmetauscherbereich Betrieb als Stand-Alone Station ohne sonst notwendiges Elektrizitätswerk
Technische Detail Verbesserungen
Nutzung von Energierückgewinnung durch die Wärmepumpe - Angleichung der Temperaturkurven in den Entspannungsstufen zwischen Verdampfung und der Wärmerückgewinnung durch Kondensation, damit Vermeidung von Verlusten Hocheffektive Wärmerückgewinnung durch modernste Wärmetauscher
Im Folgenden wird in einem Blockschaltbild die Funktionalität der gesamten An¬ lage zur Meerwasserentsalzung gezeigt.
In Figur 2 ist das Blockschaltbild einer Meerwasserentsalzungsanlage mit einem Dieselgenerator DS, einer Wärmepumpe WP und einigen in den Kreislauf einge¬ schalteten Wärmetauschern WT dargestellt. Die Wärmetauscher WT sind im Flüssigkeitsumlauf einer Kaskadenstrecke von Kaskadenbehältern K1 , K2, Kn eingebunden. Die Kaskadenbehälter K1, K2, Kn sind über Druckregler DR mit einer Vakuumpumpe VP verbunden, die den Unterdruck für die Verdampfung des Seewassers erzeugt. Die Wärmepumpe WP und die Vakuumpumpe VP werden mittels einer Energie- Station ES betrieben. Der Dieselgenerator DS erzeugt die hierfür notwendige elektrische Energie. Die dabei entstehende Wärmeenergie wird über einen Wärmetauscher WT an den Flüssigkeitskreislauf zur weiteren Erhitzung des Seewassers übertragen. Der Dieselgenerator DS kann mit Systemen zur Nut¬ zung von Sonnenenergie und/oder Abdampfwärme gekoppelt werden
Die Erfindung basiert auf der Zusatzwärmeübertragung aus dem Rohwasser mittels der Wärmepumpe WP an das in den Kaskadenstrecken K1 , K2, Kn zu erhitzende Wasser. Damit wird Heizenergie eingespart und der Wirkungsgrad des Prozesses deutlich erhöht. Weiterhin kann die Wärmepumpe WP so geschaltet und mit Wärmetauschern WT gekoppelt werden, dass die in dem Reinwasser enthaltene Restenergie ent- nommen und in den Heizprozess des Meerwassers eingeführt wird (siehe hierzu Fig. 2). Damit kann auf der Entnahmeseite des Reinwassers die notwendige Kühlung unterstützt werden. Gleichzeitig wird die dort überschüssige Energie verwendet, um die für die Aufheizung zur Verdampfung des Meerwassers not- wendige Energie über Energieerzeuger zu minimieren.
Schließlich ist auch eine Kombination der Verfahrensweisen möglich, indem die Wärmepumpe WP als vorzugsweise mehrstufige Anordnung über Wärmetau¬ scher WT sowohl auf der Energieentnahmeseite mit dem Leitungssystem des Rohwassers (Meerwasser) als auch mit dem Leitungssystem des Reinwassers gekoppelt wird. Hierzu können auch mehrere Wärmepumpen WP eingesetzt werden.
Als Wärmetauscher WT lassen sich hier in besonders vorteilhafter Weise Rohr- bündelwärmetauscher einsetzten, die mit einem effizienten Wärme übertragen¬ den Füllstoff versehen sind. Damit wird eine verbesserte Weiterleitung der zu¬ rück zu gewinnenden Wärme ermöglicht.
Der besondere Effekt der Anlage lässt sich anhand einer thermodynamischen Analyse nachweisen.
In der Tabelle nach Figur 3 ist die thermodynamische Analyse einer MSF- Kaskade dargestellt. Die Tabelle zeigt die Werte für die thermodynamische Ana¬ lyse einer MSF-Kaskade. Hierbei steigt die Seewassertemperatur beim Durch¬ laufen von 10 Kaskaden-Stufen von 31 auf 89 Grad C. Die Temperaturerhöhung von Stufe zu Stufe liegt bei 5 - 6 Grad C.
Die für die Anlage verwendete Wärmepumpe ist von bekannter Bauart. In Figur 4 ist das Funktionsdiagramm einer Wärmepumpe dargestellt. Die Wärmepumpe ist als an sich bekannte Baugruppe in den Bereich der Meer- Wasserentsalzungsanlage mit integriert. Hierbei wird sie von der elektrischen Versorgung her mittels eines Dieselgenerators angetrieben. Dieser kann Teil eines Blockheizkraftwerkes sein.
Eine Station zur Energieerzeugung ist als Dieselgenerator DS ausgeführt. In Figur 5 ist das Funktionsdiagramm eines Dieselgenerators DS dargestellt. Der Dieselgenerator DS liefert die benötigte Wärmeenergie für den Betrieb der MSF-Stufen und den elektrischen Strom für die Wärmepumpe WP, die Vakuumpumpe VP und die gesamte Anlage. Diese ist somit, außer dem be¬ nötigten Kraftstoff, völlig autark, und kann auch abseits von erschlossenen Gebieten betrieben werden.
Der Aufbau des Dieselgenerators ist in Figur 5 näher beschrieben. In der Figur sind enthalten die Elemente
1. Heizwasser-Wärmetauscher
2. Abgas-Wärmetauscher 3. Schmierölkühler
4 Kühlwasserpumpe
5. Abgasschalldämpfer
6.. Gasmotor
7. Generator 8. Schaltschrank
9. Schmieröltank
10. Starterbatterie
11. Schalldämmhaube
Eine Erweiterung des erfindungsgemäßen Systems zur Meerwasserentsalzung ergibt sich aus Wärmepumpenanordnungen.
Durch Erweiterung des bisher geschilderten Konzepts eines einfachen Durch¬ laufs, ist vorgesehen, einen geschlossenen Kreislauf aufzubauen. Dabei ist es notwendig, die auf der heißen Seite der Meerwasserentsalzungsanlage zuge- führte Heizenergie auf der kalten Seite der Meerwasserentsalzungsanlage wie¬ der abzubauen, sonst kann die notwendige Temperaturdifferenz für die Rück- kondensation nicht aufgebracht werden. Deshalb wird die Wärmepumpe WP kaltwasserseitig vom Ausgang der Kaskade K1 der Verdampfer gespeist. Damit bewirkt die Wärmepumpe WP hier eine Kühlung des gereinigten Wassers und transportiert die - sonst verlorene - Energie wieder auf die heiße Seite der Kas- kade K2, Kn der Verdampfer. Dort steht die so gewonnene Energie wieder zur Heizung des zu reinigenden Seewassers zu Verfügung. Somit wird eine deutli¬ che Energieeinsparung ermöglicht. Während in bisherigen Systemen die Küh¬ lung mittels Frischwasser durchgeführt wird und die Energie damit in das Meer abgeführt wird und somit verloren ist.
In Figuren 6 und 7 ist der Energiehaushalt einer derartigen Anlage gezeigt. In Figur 6 ist gezeigt, dass die Verdampfungsenergie aus der Kondensations¬ energie wieder zurück gewonnen werden kann. Die zur Verdampfung notwendi¬ ge Temperaturerhöhung wird mittels eingebrachter Verdampfungsenergie auf- gebracht. Gleichzeitig wird bei der Kondensation des Reinwassers wieder Kon¬ densationsenergie frei, wobei die Temperatur wieder absinkt. Obwohl beide Vor¬ gänge auf verschiedenen Temperaturniveaus ablaufen, kann die frei werdende Energie zum Ersatz der benötigten Energie genutzt werden. In erfindungsgemäßer Form wird dies nach Fig. 7 dadurch ausgenutzt, dass ein Wärmepumpe im Bereich der Ableitung des Reinwassers über einen Wärmetau¬ scher eingebunden wird (siehe Fig. 2). Die dort gewonnene Energie kann in die Kaskadenstrecke zur Aufheizung des zu verdampfenden Wassers eingebracht werden. In Figur 7 ist die Temperaturabsenkung des Seewassers über die Kas¬ kadenstufen (Kondensationsstufen) gezeigt. Die am Ende der Kaskadenstufen erreichte Temperatur des Reinwassers wird über einen Wärmetauscher der Wärmepumpe weiter abgesenkt. Die gewonnene Wärmemenge wird mittels der Wärmepumpe auf erhöhtem Temperaturniveau in Ergänzung - und bei gleich¬ zeitiger Reduzierung - der notwendigen Heizleistung für die Verdampfung wie¬ der in die Kaskadenstufen eingeleitet.

Claims

Patentansprüche
1. Meerwasserentsalzungsanlage mit einer Kaskade von Verdampfungskör¬ pern, einer diesen salzhaltiges Meerwasser zuführendes Leitungssystem, wobei jede Kaskade mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist und / oder eine Heizung beinhaltet, wobei das Meerwasser nach Durchlaufen der Kaskaden den Verdampfungskörpern zugeführt wird, so dass das Meer¬ wasser sukzessive verdampft wird, und ein den Kaskaden Reinwasser ent¬ nehmendes zweites Leitungssystem, gekennzeichnet durch die Anordnung von Wärmetauschern (WT) in der Zufuhrleitung des Meer¬ wassers und einer Wärmepumpe (WP), die mit einem oder mehreren der Wärmetauscher (WT) verbunden ist.
2. Meerwasserentsalzungsanlage mit einer Kaskade von Verdampfungskör¬ pern, einer diesen salzhaltiges Meerwasser zuführendes Leitungssystem, wobei jede Kaskade mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist und / oder eine Heizung beinhaltet, wobei das Meerwasser nach Durchlaufen der Kaskaden den Verdampfungskörpern zugeführt wird, so dass das Meer- wasser sukzessive verdampft wird, und ein den Kaskaden Reinwasser ent¬ nehmendes zweites Leitungssystem, gekennzeichnet durch die Anordnung von Wärmetauschern (WT) im Bereich der Entnahme des noch warmen Reinwassers und deren Verbindung mit einer Wärmepumpe (WP), die mit einem oder mehreren Wärmetauschern (WT) im Bereich der
Zufuhr von noch unerhitztem oder teilerhitztem Meerwasser gekoppelt ist.
3. Meerwasserentsalzungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (WP) einen Wärmetauscher (WT) im Bereich der
Entnahme des noch warmen Reinwassers mit einem Wärmetauscher (WT) im Bereich der Zufuhr von noch unerhitztem Meerwasser koppelt.
4. Meerwasserentsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe einen oder mehrere Wärmetauscher im Bereich der
Entnahme des noch warmen Reinwassers mit einem Wärmetauscher im Bereich der Zufuhr von schon teilerhitztem Meerwasser zwischen zwei Kaskaden koppelt.
5. Meerwasserentsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (WT) im Bereich der Zufuhr des weitgehend er¬ hitzten Meerwassers mit einem Wärmeerzeuger gekoppelt ist.
6. Meerwasserentsalzungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeerzeuger ein Dieselgenerator (DS) ist.
7. Meerwasserentsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe mittels in dem Dieselgenerator (DS) erzeugter e- lektrischer Energie betrieben wird.
8. Meerwasserentsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmetauscher (WT) ein hocheffizienter Rohrbündelwärmetau¬ scher mit Wärme übertragendem Füllstoff verwendet wird.
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