DE3110495A1

DE3110495A1 - "meerwasser-entsalzungsanlage"

Info

Publication number: DE3110495A1
Application number: DE3110495A
Authority: DE
Inventors: Günter Ing.(grad.) 2000 Hamburg Kupczik
Original assignee: Kupczik Guenter Ing(grad)
Current assignee: Kupczik Guenter Ing(grad)
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1982-10-07

Description

Meerwasser-Entsalzungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Meerwasser-Entsalzungsanlage.

In solchen Meerwasser-Entsalzungsanlagen ist es bekannt, einen Meerwasser-Vakuumverdampfer vorzusehen, in welchem das Meerwasser verdampft wird, wobei Salzlauge mit dem Salz abgeschieden wird und der Dampf niedergeschlagen beziehungsweise kondensiert und durch einen Frischwasserabfluß abgeführt wird.

Die bekannten Vakuum-Verdampfungsanlagen arbeiten mit erheblicher Energie. Die Betriebskosten solcher Anlagen sind hoch. Es wird mit erheblichen Wärmeverlusten gearbeitet. Dies ergibt sich besonders dann, wenn eine solche Entsalzungsanlage in warmen Zonen betrieben wird, weil das zugeführte Meerwasser erheblih warm sein kann.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht nur eine wirtschaftlicher arbeitende Meerwasser-Entsalzungsanlage, insbesondere für warme Zonen zu schaffen, sondern zugleich auch in Verbindung mit einer solchen Anlage zusätzliche Aufgaben, die in solchen Zonen auftreten, zu lösen. Solche Aufgaben liegen in der Klimatisierung von Räumen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine mit warmer Umluft gespeiste Wärmetauscher-Anordnung eines Wärmepumpensystems gelöst, dessen Kältemittelkreislauf durch einen Meerwasser-Vakuumverdampfer geführt ist, wobei eine Ableitung der gekühlten Luft wenigstens in zu klimatisierende Räume vorgesehen ist.

Durch die Ausführung einer Meerwasser-Entsalzungsanlage mit einer Wärmepumpe ergeben sich dabei erhebliche Vorteile nicht nur durch die Ausnutzung der warmen Umluft als Betriebsmittel, sondern auch die Ausnutzung auch der aus der Wärmepumpe kommenden gekühlten Abluft zur Klimatisierung von anderen Räumen. Dadurch wird bereits ein Energiekreislauf geschaffen, der den Einsatz der Anlage gegenüber bekannten Ausführungen weitaus vorteilhafter macht. Wenn man von der Klimatisierung von Räumen ausgeht, ist die Erfindung unter einem anderen Gesichtspunkt dahingehend zu verstehen, daß der Kühlluftgenerator als eine Anlage mit eigenem Zweck und wirtschaftlichem Ergebnis, nämlich als Meerwasser-Entsalzungsanlage ausgeführt ist. Insofern liegt in der Erfindung eine Kombination, in welcher sowohl die Klimatisierung als auch die Entsalzung funktionell ineinander geschlossen sind und einen Betrieb mit weitaus geringerem Aufwand als bisher ermöglichen.

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Dabei liegt ein vorteilhaftes Makmal darin, da;'- ein Gebläse der Wärmetauscher-Anordnung des Wärmepumpensystems einen Überdruck für die Klimatisierung herstellt. In diesem Zusammenhang ist eine Mehrfach-Ausnutzung einer Baugruppe vorhanden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Teil der gekühlten Luft zur Kühlung von Meerwasser vorgesehen, das zur Kondensation des Dampfes durch den Meerwasser-Vakuumverdampfer geführt ist. Hierdurch ergibt sich eine Ausnutzung in Verbindung mit der Wärmepumpe auch unmittelbar zur Verbesserung des Betriebs der Meerwasser-Entsalzungsanlage. Dabei liegt aber eine besonders bevorzugte Ausgestaltung darin, da;~, ein Abzweig aus der Wärmetauscher-Anordnung über eine Rohrleitung einem Luft-Meerwasserkühler zugeführt ist, aus welchem Meerwasser dem Meerwasser-Vakuumverdampfer zur Kondensation des Dampfes, zugeführt ist. Dadurch wird die Einsatzfähigkeit gerade in warmen Zonen wesentlich verbessert.

Mit besonderem Vorteil sind durch den Meerwasser-Vakuumverdampfer nicht nur ein Kreislauf des Kältemittels mit einem Verdichter vor dem Meerwasser-Vakuumverdampfer, sondern auch weitere Kreisläufe geführt, die als Wärmeträger Wärme aus Aggregaten der Anlage zuführen. Hierdurch wird die Effektivität der Anlage noch verbessert. Im Zusammenhang mit dem Ausdruck Kältemittel versteht sich, daiö in diesem Zusammenhang bekannte verdampf- und verflüssigbare Medien wie NH^, Chlorverbindungen wie Prigen ,und dergleichen verwendbar sind, wie in Wärmepumpen üblich ist.

Die Anlage besitzt vorteilhaft ein Antriebs-Energie-Aggregat mit einem Antriebsmotor und einem Generator, wobei wenigstens

ein Kühlwasser-Kreislauf des Motors durch den Meerwasser-Vakuumverdampfer geführt ist. Hierdurch wird die Motorabwärme ausgenutzt, und das wird noch zweckmäßig durch einen Abgas-Kühlwasserkreislauf des Motors mit einem Abgaswärmeaustauscher verbessert, welcher Kreislauf ebenfalls durch den Meerwasser-Verdampfer geführt ist.

Die gesamte Anlage ist zweckmäßig als in sich geschlossenes Aggregat ausgeführt, in dem Umwälzpumpen in den Frischwasserkreisläufen, eine Meerkühlwa.sserpumpe und eventuell das Verdichter-Aggregat (Kompressor) für das Wärmepumpensystem jeweils mit einem vom Generator gespeisten Motor angetrieben sind«, Hierdurch wird zugleich eine erforderliche Grundlast für das Energie-Aggregat der Gesamtanlage sichergestellt, so dais die Meerwasser-Entsalzungsanlage zugleich den wirtschaftlichen Betrieb eines Energie-Aggregates einbezieht.

An sich sind Vakuumverdampfer auch zur Salzgewinnung bekannt. Solche bekannten Ausführungen werden, abgesehen von der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, einbezogen, wie sie handelsüblich verfügbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von einem Ausführungsbeispiel einer Meerwasser-Entsalzungsanlage beschrieben, iie in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

Ein Antriebs-Energie-Aggregat 1 besitzt einen Verbrennungskraftmotor Ti₃ der einen Generator 3 und einen Verdichter '■ antreibt. Letzterer ist als Restandteil des Wärmepurnpen-Xre iv lauf es in einem Kältemittelkreislauf 5 angeordnet, und kv/ar derart, da*:.· er vor Eintritt dieses Kältemittelkreislaufes in einen Meerwasser-Vakuumverdampfer 6 angeordnet ist.

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Der Kältemittelkreislauf 5 ist in Umlaufrichtung hinter dem Meerwasser-Vakuumverdarapfer 6 durch einen Sammler 7 für das verflüssigte Gas des Kältemittels und über ein Expansionsventil 3 durch eine Wärmetauscher-Anordnung. 9 des Wärmepumpensystems geführt. Der Wärmetauscher-Anordnung wird über ein Gebläse Io mit einem Antriebsmotor Ii warme Luft aus der Atmosphäre zugeführt. Die Wärmetauscher-Anordnung besitzt einen Zyklonfilter 12, durch den Luft zwecks Reinigung hindurchgetrieben wird und den eigentlichen' Verdampfer 13, in welchem das Kältemittel bei Expansion nach Durchtritt durch das Expansionsventil 0 unter Abkühlung in gasförmigen Zustand übergeht.

Der Ausgang 14 der Wärmetauscher-Anordnung 9 besitzt eine Ableitung 15, durch welche gekühlte Luft wenigstens in zu klimatisierende Räume abgeleitet wird. Weiterhin ist ein Abzweig 17 am Ausgang vorgesehen, der über eine Rohrleitung Io zu einem Luft-Meerwasserkühler 19 ge führt' ist. Diesem wird über eine Meer-Kühlwasserpumpe 2o mit einem in das Meer geleiteten Saugstutzen 21 Meerwasser zugeführt, das oberhalb eines Kondensatabscheiders 22 durch den Meerwasser-Vakuumverdampfer 6 durch Wärmetauscherelemente 23, in diesem geführt ist. Der Ausgang 24 führt zu einer Abgabe.

Der Kondensatabsiieider 22 ist mit einem Ausgang 25 verbunden und mit einem Ablauf 26 für Frischwasser versehen, das einer wirtschaftlichen Verwendung zuführbar ist. Der Frischwasser-Ablauf 26 ist zum Beispiel eine Drossel oder Drucksperre, die Lufteintritt verhindert.

Der Meerwasser-Vakuumverdampfer 6 hat einen weiteren Eingang

27 aus einer Rohrleitung 20, durch welche Meerwasser, gegebenenfalls über eine Pumpe 33 zur Verdampfung zugeführt wird.

Im "Verdampfungsbereich des Meerwasser-Vakuumverdampfers ist nicht nur eine Wärmeaustauscher-Anordnung 29 im Kreislauf 5 des Kältemittels vorgesehen, sondern im Ausführungsbeispiel sind weitere Wärmeaustauscher-Anordnungen 3o, 31» einmal in einem Kühlwasserkreislauf 32 für das Kühlwasser des Motors und zum anderen in einem Kühlwasserkreislauf 33 i'ur Aufnahme der Abgaswärme des Motors 2. In beiden Kühlwasserkreisläufen 32, 33 sind Kühlwasserpumpen 3^, 35 angeordnet, deren Antriebsmotoren, wie ebenfalls der Antriebsmotor der Pumpe Io und der Motor 11 vom Generator 3 antreibbar sind.

Im Kühlwasserkreislauf 33 ist ein Abgaswärmeaustauscher 3C angeordnet, dem eine Abgasleitung 37 vom Motor zugeführt ist.

Insofern wird dem Meerwasser-Vakuumverdampfer 6 Wärme aus drei dargestellten Kreisläufen zugeführt.

Ein Ausgang 39 des Meerwasner-Vakuumvordampfers C \.-:<t im Abscheidungsbereich als Salzlaugenabflu.· für die Ga vorgesehen.

BAD ORIGINAL

L eerseite

Claims

Patentansprüche

1. Meerwasser-Entsalzungsanlage, gekennzeichnet durch eine mit warmer Umluft gespeiste'-Wärmetauscher-Anordnung (9) eines Wärmepumpensystems, dessen Kältemittelkreislauf (5) durch einen Meerwasser-Vakuumverdampfer (6) geführt ist, und durch die Ableitung (15) der gekühlten Luft wenigstens in zu klimatisierende Räume (16).

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da;; ein Teil der gekühlten Luft zur Kühlung von Meerwasser vorgesehen ist, das zur Kondensation des Dampfes durch den Meerwasser-Vakuumverdampfer geführt ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dau ein grösserer Abzweig (17) aus der Wärmetauscher-Anordnung (9) über eine Rohrleitung (13) einem Luft-Meerwasserkühler (19) zugeführt ist, aus welchem Meerwasser dem Meerwasser-Vakuumverdämpfer (6) zur Kondensation des Dampfes zugeführt ist.

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4·. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ' daß durch den Meerwasser-Vakuumverdampfer (6) nicht nur ein Kreislauf (5) des Kältemittels mit einem Verdichter (4) vor dem Meerwasser-Vakuumverdampfer (6), sondern auch weitere Kreisläufe (32, 33) geführt sind, die als Wärmeträger Wärme aus Aggregaten der Anlage aufnehmen.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1-4-, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebs-Energieaggregat (1) mit einem Antriebsmotor (2) und einem Generator (3) vorgesehen ist und daß wenigstens ein Kühlwasserkreislauf (32) des Motors durch den Meerwasser-Vakuumverdampfer (6) geführt ist.

6. Anlage nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch einen Abgas-Kühlwasserkreislauf (33) des Motors (2) mit einem Abgaswärmeaustauscher (36), welcher Kreislauf ebenfalls durch den Meerwasserverdampfer (6) geführt ist.

7. Anlage nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß Umwälzpumpen (34-, 35) in den Frischwasserkreisläufen (32, 33)» eine Meerkühlwasserpumpe (20) und eine Vakuumpumpe (38) jeweils mit einem vom Generator (3) gespeisten Motor angetrieben sind.

Anlage nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daj." ein Gebläse (lo) der Wärmetauscher-Anordnung (9) des Wärmepumpensystems einen Überdruck für die Klimatisierung herstellt.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 5-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb der Antrxebsmotoren und Pumpen die Grundlast für ein Energie-Aggregat (1) mit den Generator (3) darstellt.