DE102009007193A1 - Purifying salt-containing water using hot exhaust gases of combustion device of gas-turbine power plant, comprises partially evaporating the water to be cleaned with exhaust gas by direct heat transfer and then removing droplets of steam - Google Patents

Abstract

The method comprises partially evaporating the water to be cleaned with hot exhaust gas (1) by direct heat transfer, removing the droplets of steam produced by the evaporating step, condensing the droplet-free steam by an indirect cooling, and discharging the condensed water. In the partial evaporation, the water to be cleaned is sprayed into the exhaust gas. The condensed water is cleaned, in which it is filtered. The water to be desalinated is sea water and the exhaust gas is hot gas at an outlet of a gas turbine. An independent claim is included for an arrangement for purifying salt-containing water using exhaust gases.

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen salzhaltigen Wassers mittels heisser Abgase gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 6.The The invention relates to a method for purifying saline water by means of hot exhaust gases according to the preamble of the claim 1 and an arrangement for carrying out the method according to claim 6.

Stand der TechnikState of the art

Zur Entsalzung von Wasser, insbesondere von Meerwasser, sind verschiedene etablierte Techniken, wie die Umkehrosmose (reverse osmosis) oder die mehrstufige Entspannungsverdampfung (Multi-Stage-Flash-Evaporation (MSF)) bekannt. Beim MSF-Verfahren wird Salzwasser durch ein heißes Abgas eines Kraftwerks erhitzt. Anschließend verdampft das erhitzte Salzwasser in mehreren nachfolgenden Entspannungsstufen. Das sich an Kühlrohren niederschlagende Kondensat wird als salzfreies Wasser abgezogen. Hierbei kommt das zu entsalzende Wasser nicht direkt mit dem Abgas des Kraftwerks in Berührung.to Desalination of water, especially of seawater, are different established techniques, such as reverse osmosis or the multi-stage flash evaporation (multi-stage flash evaporation (MSF)). In the MSF process, salt water is replaced by a hot Exhaust gas of a power plant heated. Then evaporated the heated salt water in several subsequent relaxation stages. The condensate that condenses on the cooling pipes becomes withdrawn as salt-free water. Here comes to be desalted Water is not directly in contact with the exhaust gas of the power plant.

Die EP 1 481 947 A1 beschreibt eine Anlage zur kombinierten Stromerzeugung und Entsalzung und ein entsprechendes Verfahren, bei denen mittels heisser Abgase einer Gasturbine Flüssigkeit eines geschlossenen Wärmekreislaufs zwischen einem Verdampfer und einer Entsalzungsanlage erhitzt wird.The EP 1 481 947 A1 describes a plant for combined power generation and desalination and a corresponding method in which by means of hot exhaust gases of a gas turbine liquid of a closed heat cycle between an evaporator and a desalination plant is heated.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein neues Verfahren und eine neue Anordnung zum Reinigen salzhaltigen Wassers mittels heisser Abgase, insbesondere solcher einer Gasturbine, vorzuschlagen, die es erlauben, die latente Abgaswärme nutzbringend einzusetzen und damit den thermischen Wirkungsgrad einer Verbrennungsanlage, insbesondere eines Gasturbinenkraftwerks, signifikant zu erhöhen.task The present invention is now a new method and a new arrangement for cleaning saline water by means of hot Exhaust gases, in particular those of a gas turbine to propose, the make it possible to use the latent heat of exhaust gas profitably and thus the thermal efficiency of a combustion plant, in particular of a gas turbine power plant to increase significantly.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Entsalzung von Wasser mittels heisser Abgase mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine entsprechende Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These Task is by a process for the desalination of water by hot exhaust gases with the features of claim 1 and by a corresponding arrangement solved with the features of claim 6. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent Claims.

Ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindungen besteht darin, das zu reinigende salzhaltige Wasser, wie beispielsweise zu entsalzendes Meerwasser, direkt mit den heissen Abgasen in einer vorgegebenen Umgebung in Kontakt zu bringen, so dass die im Abgas noch enthaltene Wärmeenergie effizient das zu reinigende Wasser bis etwa zum Siedepunkt des Wassers aufheizt, um ein teilweises Verdampfen des Wassers zu bewirken. Der so erzeugte Wasserdampf enthält weiterhin eine flüssige Phase in Form von Tröpfchen, in denen Salz in hoher Konzentration verbleibt. Durch Abscheiden der Tröpfchen aus dem Wasserdampf wird ein Dampf aus im Wesentlichen entsalztem Wasser erhalten, der nach Kondensation als gereinigtes Wasser abgeschieden wird. Die abgeschiedenen Tröpfchen bilden eine Salzlake, die das ursprünglich im zu reinigenden Wasser enthaltene Salz in hoher Konzentration enthält. Da in der Regel das Abgas moderner Gasturbinenkraftwerke bereits gefiltert ist und daher nur noch sehr wenige Partikel enthält, also relativ rein ist, wird durch die Erfindung trotz des direkten Kontakts des Abgases mit dem zu reinigenden Wasser ein derart gereinigtes Wasser erhalten, das sich vor allem für industrielle Zwecke und möglicherweise sogar für die Benutzung in Haushalten eignet, insbesondere wenn ein Minimum an zusätzlicher Technologie zur Aufbereitung eingesetzt wird, beispielsweise zur Mineralisierung des gereinigten Wassers. Die Erfindung ist vor allem zur Anwendung bei Gasturbinenkraftwerken nahe an Salzwassermeeren oder -seen oder als Kogenerationsvorrichtung neben einem Abhitzedampferzeuger (Heat-Recovery Steam Generator (HRSG)) mit gemeinsamer Heissgasversorgung geeignet. Die Erfindung kann auch in Kombination mit der mehrstufigen Entspannungsverdampfung (MSF-Verfahren) eingesetzt werden, insbesondere durch Benutzung von zirkulierendem Wasser für die Beheizung der mehrstufigen Entspannungsverdampfung, anstelle einer direkten Kühlung.One The essential idea of the present invention is that the saline water to be purified, such as to be desalted Seawater, directly with the hot exhaust gases in a given To bring environment in contact, so that the exhaust still contained Heat energy efficiently the water to be purified to about to the boiling point of the water heats up to a partial evaporation to effect the water. The water vapor thus produced contains continue a liquid phase in the form of droplets, in which salt remains in high concentration. By separating the Droplets of the water vapor become a vapor of essentially desalinated water, which after condensation as purified Water is separated. The separated droplets form a brine, which originally in the to be cleaned Contains water containing salt in high concentration. As a rule, the exhaust gas of modern gas turbine power plants already is filtered and therefore contains only very few particles, So is relatively pure, is achieved by the invention despite the direct Contact of the exhaust gas with the water to be purified such purified water received, especially for industrial purposes and possibly even for household use is suitable, especially if a minimum of additional technology used for processing, for example for mineralization of purified water. The invention is primarily for use at gas turbine power plants near saltwater seas or lakes or as a cogeneration device in addition to a heat recovery steam generator (heat recovery Steam Generator (HRSG)) with common hot gas supply suitable. The invention may also be used in combination with multi-stage flash evaporation (MSF method) are used, in particular by use of circulating water for heating the multi-level Flash evaporation, instead of direct cooling.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Entsalzung von Wasser mit heissem Abgas, das die folgenden Schritte aufweist:

• – teilweises Verdampfen des zu reinigenden Wassers durch direkte Wärmeübertragung aus dem Abgas; und
• – Entfernen von Tröpfchen aus dem durch den vorhergehenden Schritt erzeugten Wasserdampf.

One embodiment of the invention now relates to a process for the desalting of water with hot exhaust gas, which comprises the following steps:

• - Partial evaporation of the water to be purified by direct heat transfer from the exhaust gas; and
• Removing droplets from the water vapor generated by the preceding step.

Das Verfahren kann ferner die folgenden Schritte aufweisen:

• – Kondensieren des weitgehend tröpfchenfreien Wasserdampfs; und
• – Abführen des durch den vorhergehenden Schritt erzeugten Wassers.

The method may further comprise the following steps:

• - condensing the largely droplet-free water vapor; and
• - removing the water generated by the previous step.

Der Schritt des teilweisen Verdampfens kann ferner einschliessen, dass das zu reinigende Wasser in das strömende Heissgas eingesprüht wird. Hierdurch kann ein effizientes Verdampfen des zu reinigenden Wassers erzielt werden, da die durch das Einsprühen des Wassers erzeugten Tröpfchen schneller verdampfen können.Of the The step of partial evaporation may further include that the water to be purified is sprayed into the flowing hot gas becomes. This allows an efficient evaporation of the water to be purified be achieved, as by the spraying of the water produced droplets can evaporate faster.

Der Schritt des Kondensierens kann ferner aufweisen, dass der weitgehend tröpfchenfreie Wasserdampf durch eine indirekte Kühlung kondensiert und das kondensierte Wasser gereinigt wird. Die indirekte Kühlung vermeidet eine Verunreinigung des Wasserdampfes. Zudem kann für die indirekte Kühlung aus dem Kreislauf des zu reinigenden Wassers abgezweigtes Wasser verwendet werden.Of the Condensation step may further comprise that of the substantially droplet-free water vapor through indirect cooling condensed and the condensed water is purified. The indirect cooling avoids contamination of the water vapor. In addition, for the indirect cooling from the circulation of the to be cleaned Water diverted water can be used.

Das kondensierte Wasser kann weiterhin gereinigt werden, indem es gefiltert wird. Mit einer solchen Filterung können ggf. noch im kondensierten Wasser enthaltene Partikel aus dem Abgas, wie beispielsweise Verbrennungsrückstände, entfernt werden.The Condensed water can be further purified by being filtered becomes. With such a filtering can possibly still in the condensed Water contained particles from the exhaust gas, such as combustion residues, be removed.

Insbesondere können das zu reinigende Wasser zu entsalzendes Meeerwasser und das Abgas das Heißgas am Auslass einer Gasturbine sein. Dies ermöglicht den Einsatz mit einem Gasturbinenkraftwerk, das in der Nähe von Salzwasser betrieben wird, beispielsweise an Meeresküsten. So kann die latente Wärme der Abgase eines Gasturbinenkraftwerks zur Meerwasserentsalzung verwendet werden. Dies trägt zu einer Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades des Gasturbinenkraftwerks bei.Especially the water to be purified can be demineralised seawater and the exhaust gas is the hot gas at the outlet of a gas turbine. This allows use with a gas turbine power plant, which is operated near salt water, for example on seacoasts. So can the latent heat of the exhaust gases a gas turbine power plant for seawater desalination. This contributes to an increase in the thermal efficiency of the gas turbine power plant.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Anordnung zum Reinigen salzhaltigen Wassers mittels aus einer Verbrennung herrührender heisser Abgase vorgesehen, die folgendes aufweist:

• – eine erste Vorrichtung zum teilweisen Verdampfen des zu entsalzenden Wassers durch direktes Inkontaktbringen mit dem Abgas; und
• – eine zweite Vorrichtung zum Entfernen von Tröpfchen aus dem von der ersten Vorrichtung erzeugten Wasserdampf.

According to another embodiment of the invention, there is provided an arrangement for purifying salty water by means of hot exhaust gases resulting from combustion, comprising:

• - A first device for partially evaporating the water to be desalinated by directly contacting the exhaust gas; and
• A second device for removing droplets from the water vapor generated by the first device.

Weiterhin kann eine dritte Vorrichtung zum Kondensieren des von der zweiten Vorrichtung erzeugten weitgehend tröpfchenfreien Wasserdampfs und zum Abführen des dadurch erzeugten Wassers vorgesehen sein.Farther may be a third device for condensing of the second Device generated largely droplet-free water vapor and be provided for discharging the water generated thereby.

Die erste Vorrichtung kann eine Abkühlvorrichtung sein, in der das zu reinigende Wasser in das Abgas eingesprüht wird.The first device may be a cooling device, in the water to be purified is sprayed into the exhaust gas.

Die dritte Vorrichtung kann eine indirekte Kühlvorrichtung zum Kondensieren des weitgehend tröpfchenfreien Wasserdampfs und einen Sprühturm aufweisen, in den das von der indirekten Kühlvorrichtung abgegebene Wasser eingeführt wird, um als gereinigtes Wasser ablaufen zu können.The third device may be an indirect cooling device for condensing the substantially droplet-free water vapor and having a spray tower into which that of the indirect Cooling device is introduced water discharged, to drain as purified water.

Der Sprühturm kann ferner eine Füllkörperstufe zum Reinigen von Wasser aufweisen, über die das von der indirekten Kühlvorrichtung abgegebene Wasser zwecks Erhöhung der zur Verfügung stehenden Stoffaustauschoberfläche geleitet wird.Of the Spray tower may further include a packed stage for cleaning water over which the of the Indirect cooler dispensed water in order to increase the available mass transfer surface is directed.

Ferner kann ein Bypass für das Abgas vorgesehen sein, der zwischen der Abgaszuführung zur ersten Vorrichtung und einer Wasserdampf-Abführung der dritten Vorrichtung angeordnet ist. Dadurch kann die Zufuhr von Abgas zur Entsalzung effizient geregelt werden.Further a bypass for the exhaust gas may be provided between the exhaust gas supply to the first device and a water vapor discharge the third device is arranged. This allows the feed be controlled efficiently by exhaust gas for desalination.

Die zweite Vorrichtung kann einen Ablauf für Wasser aufweisen, der mit einem Zirkulationstank gekoppelt ist, in den aus der zweiten Vorrichtung ablaufendes Wasser fließen kann, wobei ein Ablauf für Wasser des Zirkulationstanks mit einer Wasserzuführung der ersten Vorrichtung gekoppelt ist.The second device may have a drain for water, which is coupled to a circulation tank, in the second Device running water can flow, with a Drain for water of the circulation tank with a water supply the first device is coupled.

Mit Hilfe der Erfindung gelingt es, mit einem vergleichsweise geringen Aufwand an Investitionen ein Gasturbinenkraftwerk nachzurüsten und damit durch Nutzung der Abgaswärme dessen Wirkungsgrad erheblich zu steigern.With Help of the invention succeeds, with a comparatively small Retrofit investment to retrofit a gas turbine power plant and thus by using the exhaust heat whose efficiency significantly increase.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.Further Advantages and applications of the present invention will be apparent from the following description in conjunction with the embodiment shown in the drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Die Zeichnungen zeigen inThe Drawings show in

1 ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform einer Anordnung zur Reinigung salzhaltigen Wassers mittels heisser Abgase gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic diagram of a first embodiment of a system for purifying saline water by means of hot exhaust gases according to the present invention;

2 ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung zur Reinigung salzhaltigen Wassers mittels heisser Abgase gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic diagram of a second embodiment of a system for purifying saline water by means of hot exhaust gases according to the present invention;

3 ein schematisches Diagramm einer dritten Ausführungsform einer Anordnung zur Reinigung salzhaltigen Wassers mittels heisser Abgase gemäß der vorliegenden Erfindung; 3 a schematic diagram of a third embodiment of a system for purifying saline water by means of hot exhaust gases according to the present invention;

4 ein schematisches Diagramm einer vierten Ausführungsform einer Anordnung zur Reinigung salzhaltigen Wassers mittels heisser Abgase gemäß der vorliegenden Erfindung; 4 a schematic diagram of a fourth embodiment of a system for purifying saline water by means of hot exhaust gases according to the present invention;

5 ein schematisches Diagramm einer fünften Ausführungsform einer Anordnung zur Reinigung salzhaltigen Wassers mittels heisser Abgase gemäß der vorliegenden Erfindung; und in 5 a schematic diagram of a fifth embodiment of a system for purifying saline water by means of hot exhaust gases according to the present invention; and in

6 ein schematisches Diagramm einer sechsten Ausführungsform einer Anordnung zur Reinigung salzhaltigen Wassers mittels heisser Abgase gemäß der vorliegenden Erfindung. 6 a schematic diagram of a sixth embodiment of a system for purifying saline water by means of hot exhaust gases according to the present invention.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Im Folgenden sind gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Folgenden angegebene absolute Werte und Maßangaben sind nur beispielhafte Werte und stellen keine Beschränkung der Erfindung auf derartige Dimensionen dar.in the The following are the same and / or functionally identical elements with provide the same reference numerals. The absolute number given below Values and dimensions are only exemplary values and do not represent any Limitation of the invention to such dimensions.

Es werden nun verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zur Reinigung salzhaltigen Wassers beschrieben, wie sie beispielsweise zusammen mit Gasturbinenkraftwerken zur Meerwasserentsalzung eingesetzt werden können. Die Erfindung kann aber grundsätzlich zur Reinigen von Wasser mittels Abgasen aus einem thermischen Prozess eingesetzt werden, insbesondere wenn das Abgas von einer Abhitze erzeugenden Vorrichtung oder Anlage, wie einem Kraftwerk oder einer Gasturbine stammt.It Now, various embodiments of the invention for the purification of saline water, as for example used together with gas turbine power plants for seawater desalination can be. The invention can, however, in principle for purifying water by means of exhaust gases from a thermal process be used, especially if the exhaust gas from a waste heat generating device or plant, such as a power plant or a Gas turbine comes.

Die Erfindung basiert, wie oben bereits erläutert, darauf, das zu entsalzende Wasser, also beispielsweise Meerwasser, direkt mit dem Abgas unter vorgegebenen Umgebungsbedingungen in Kontakt zu bringen, so dass das zu entsalzende Wasser etwa bis zum Siedepunkt des Wassers erhitzt wird, so dass dieses teilweise verdampft. Bei diesem Prozess verbleiben Verunreinigungen, wie Salze, in der flüssigen Phase des Abgas-Wasser-Gemisches und können daher in einem nachfolgenden Tropfenabscheider von der gasförmigen Phase getrennt werden. Durch eine nachfolgende Kondensation kann aus der gasförmigen Phase dann gereinigtes Wasser gewonnen werden.The Invention is based, as already explained above, on the water to be desalinated, so for example seawater, directly in contact with the exhaust gas under predetermined environmental conditions to bring so that the water to be desalinated to about the boiling point the water is heated so that it partially evaporates. at In this process, impurities, such as salts, remain in the liquid Phase of the exhaust-water mixture and can therefore in one subsequent droplet separator of the gaseous phase be separated. By a subsequent condensation can from the gaseous phase then purified water can be recovered.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung dargestellt, bei der Heißgas (heißes Abgas) 1 zu einem Abzug, wie einem Kamin 10, über ein Ventil V1 zugeführt wird. Über ein weiteres Ventil V2 wird das Abgas ferner parallel einer Venturi-Abkühlvorrichtung bzw. einem Kühler 4 in Form eines Sprühturms zugeführt. Die Abkühlvorrichtung 4 weist neben der Zuführung für das Heißgas eine Einsprühvorrichtung 4.1 für Salzwasser 11 auf, das mittels einer Pumpe 11.1 der Abkühlvorrichtung 4 von extern zugeführt wird. Über eine weitere Pumpe 13.1 wird Salzwasser aus einem geschlossenen Kreislauf für das Salzwasser zugeführt.In 1 an arrangement according to the invention is shown in which hot gas (hot exhaust gas) 1 to a fume, like a fireplace 10 is supplied via a valve V1. Via a further valve V2, the exhaust gas is also parallel to a venturi cooling device or a cooler 4 supplied in the form of a spray tower. The cooling device 4 has next to the feed for the hot gas, a spraying device 4.1 for salt water 11 on, by means of a pump 11.1 the cooling device 4 supplied externally. About another pump 13.1 salt water is supplied from a closed circuit for the salt water.

Die Einsprühvorrichtung 4.1 sprüht das zugeführte Salzwasser in den Sprühturm der Abkühlvorrichtung 4 ein, wo es aufgrund der hohen Temperatur des von der Gasturbine zugeführten Abgases und des im Sprühturm vorherrschenden Drucks teilweise verdampft. Die Abkühlvorrichtung 4 führt an ihrem Auslass daher ein Gemisch 3 aus Heißgas, Wasserdampf und Wassertröpfchen. Die Dimensionierung des Sprühturms ist hierbei entsprechend der Temperatur und des Drucks des Abgases sowie der Temperatur und des Drucks des eingesprühten Wassers derart gewählt, dass das in den Turm eingesprühte Wasser teilweise verdampft mit einem Anteil an flüssiger Phase, in dem die Verunreinigungen, im vorliegenden Falle das Salz, verbleiben.The injection device 4.1 sprays the supplied salt water into the spray tower of the cooling device 4 where it partially evaporates due to the high temperature of the exhaust gas supplied by the gas turbine and the pressure prevailing in the spray tower. The cooling device 4 therefore introduces a mixture at its outlet 3 from hot gas, water vapor and water droplets. The dimensioning of the spray tower is in this case selected according to the temperature and pressure of the exhaust gas and the temperature and pressure of the sprayed water such that the sprayed water in the tower partially evaporated with a proportion of liquid phase in which the impurities, in the present case the salt, remain.

Das derart erzeugte Gemisch 3 wird einem Tropfenabscheider 5 zugeführt, in dem aus dem Gemisch Wassertropfen bzw. -tröpfchen weitgehend entfernt werden, das heisst, das im Gemisch enthaltene Wasser bzw. die flüssige Phase entfernt wird. Das warme Wasser enthält das aus dem Wasser zu entfernende Salz und entspricht einer korrosiven Salzlake (Brine); es läuft aus dem Tropfenabscheider 5 in einen Zirkulationstank 13 ab, der einen Teil des zugeführten Wassers mittels der bereits vorstehend erwähnten Pumpe 13.1 wieder der Einsprühvorrichtung 4.1 der Abkühlvorrichtung 4 zuführt und so einen geschlossenen Kreislauf für das Salzwasser bildet.The mixture thus produced 3 becomes a mist eliminator 5 fed, in which water droplets or droplets are largely removed from the mixture, that is, the water contained in the mixture or the liquid phase is removed. The warm water contains the salt to be removed from the water and corresponds to a corrosive brine; it runs out of the mist eliminator 5 into a circulation tank 13 from a part of the supplied water by means of the aforementioned pump 13.1 again the injection device 4.1 the cooling device 4 feeds and forms a closed circuit for the salt water.

Aus dem Zirkulationstank 13 wird außerdem mittels einer Pumpe 13.2 erwärmtes Wasser aus dem Kreislauf abgeführt, das dann einem Destillationsprozess zugeführt oder durch einen Wärmeübertrager geleitet werden kann, der zur Erhöhung der Temperatur von Wasser eines anderen Kreislaufs dienen kann.From the circulation tank 13 also by means of a pump 13.2 heated water is removed from the circuit, which can then be fed to a distillation process or passed through a heat exchanger, which can serve to increase the temperature of water of another circuit.

Das im Tropfenabscheider 5 von der flüssigen Phase befreite Gemisch 6 aus Abgas und Wasserdampf wird einem Gasmischer 9 zugeführt, der das zugeführte Gemisch mit aus der Gasturbine GT austretendem und über ein Bypass-Ventil V4 in einem Bypass 2 zugeführtem Heißgas vermischt. Dieses Gemisch wird wiederum über ein Ventil V3 dem Abzug 10 zugeführt.The in the mist eliminator 5 freed from the liquid phase mixture 6 from exhaust and water vapor becomes a gas mixer 9 fed to the supplied mixture with exiting from the gas turbine GT and via a bypass valve V4 in a bypass 2 mixed hot gas. This mixture is in turn via a valve V3 the trigger 10 fed.

In 2 ist die in 1 gezeigte Anordnung dadurch erweitert, dass das im Tropfenabscheider 5 weitgehend von Tröpfchen befreite Gemisch 6 aus Abgas und Wasserdampf direkt einem Sprühturm oder Kondensator 7 zugeführt wird, in dem kaltes Wasser als kondensierender Mittler dient. Hierzu wird am Boden des Sprühturms 7 gesammeltes Wasser von einer Pumpe 7.2 einer im Sprühturm 7 angeordneten Sprühvorrichtung 7.1 zugeführt. Die Sprühvorrichtung 7.1 versprüht über den Querschnitt des Sprühturms 7 das Wasser in das zugeführte Gemisch 6 aus Abgas und Wasserdampf, wodurch das im Gemisch 6 im Wasserdampf enthaltene Wasser zurückgewonnen werden kann. Ein Teil des am Boden des Sprühturms 7 gesammelten Wassers wird als warmer Abfluss von Salzwasser und Kondensat in den Zirkulationstank 13 abgeführt, von wo aus über die Pumpe 13.2 erwärmtes Wasser, wie oben erwähnt, einem Destillationsprozess zugeführt oder durch einen Wärmeübertrager geleitet werden kann.In 2 is the in 1 shown arrangement extended by that in the mist eliminator 5 largely freed from droplets mixture 6 from flue gas and water vapor directly to a spray tower or condenser 7 is fed, in which cold water serves as a condensing agent. This is done at the bottom of the spray tower 7 collected water from a pump 7.2 one in the spray tower 7 arranged spraying device 7.1 fed. The spraying device 7.1 sprayed over the cross section of the spray tower 7 the water in the supplied mixture 6 from exhaust and water vapor, causing the mixture 6 Water contained in the water vapor can be recovered. Part of the bottom of the spray tower 7 collected water is called a warm drain of salt water and condensate in the circulation tank 13 discharged from where via the pump 13.2 heated water, as mentioned above, fed to a distillation process or can be passed through a heat exchanger.

Durch die in den 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Anordnungen wird heißes Abgas durch direkten Kontakt mit Salzwasser abgekühlt, wodurch die Temperatur des Salzwassers erhöht wird. Dieses erwärmte Salzwasser kann dann destilliert werden, um das Salz zu entfernen oder um die Temperatur von Wasser eines gesonderten Entsalzungsprozesses zu erhöhen.By in the 1 and 2 shown hot air is cooled by direct contact with salt water, whereby the temperature of the salt water is increased. This heated salt water may then be distilled to remove the salt or to raise the temperature of water of a separate desalting process.

Die gezeigten Anordnungen können mit dem Auslass einer Gasturbine gekoppelt sein. Hierzu können das Abschaltventil V1, das Einlaßventil V2 sowie ein Drosselventil V4 im Bypass vorgesehen sein. Gesteuert von dem Drosselventil V4 kann ein Anteil des Abgases, beispielsweise 1% bis 2%, über den Bypass fließen, um so die Temperatur des in den Gasmischer 9 eintretenden Gases zu erhöhen, bevor das Abgas in den Abzug bzw. Kamin 10 eintritt. Typischerweise kann hierdurch die Temperatur des abgekühlten und in den Gasmischer 9 eintretenden Gases um ca. 5 K–10 K erhöht werden.The arrangements shown may be coupled to the outlet of a gas turbine. For this purpose, the shut-off valve V1, the inlet valve V2 and a throttle valve V4 can be provided in the bypass. Controlled by the throttle valve V4, a proportion of the exhaust gas, for example, 1% to 2%, flow through the bypass, so as to increase the temperature of the gas mixer 9 Increase entering gas before the exhaust gas in the fume hood or chimney 10 entry. Typically, this can reduce the temperature of the cooled and the gas mixer 9 entering gas can be increased by about 5 K-10 K.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit Hitzerückgewinnung, bei der die Abkühlvorrichtung 4 mit einer geringeren Effizienz arbeiten kann, und die Restwärme des aus dem Tropfenabscheider 5 austretenden Gemisches 6 genutzt wird, um über einen Wärmeübertrager 15, der aus Kunststoff oder einem anderen kostengünstigen Material gefertigt sein kann, aus dem Tropfenabscheider 5 mittels einer Pumpe 5.1 abgepumptes Wasser zu erwärmen. Das so erwärmte Wasser wird dann wiederum dem Zirkulationstank 13 zugeführt. Das mittels der Pumpe 13.2 aus dem Zirkulationstank 13 abgepumpte warme Wasser kann dann einem Entsalzungsprozess 13.3 zugeführt werden. 3 shows a further embodiment of the inventive arrangement with heat recovery, wherein the cooling device 4 can work with a lower efficiency, and the residual heat from the mist eliminator 5 leaking mixture 6 is used to have a heat exchanger 15 which may be made of plastic or other inexpensive material, from the mist eliminator 5 by means of a pump 5.1 to heat pumped up water. The water thus heated then becomes the circulation tank again 13 fed. This by means of the pump 13.2 from the circulation tank 13 then pumped warm water can be a desalting process 13.3 be supplied.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das die in 2 gezeigte Anordnung dadurch weiterbildet, dass das mit der Pumpe 13.2 aus dem Zirkulationstank 13 abgepumpte warme Wasser nochmals erhitzt wird, indem es einem direkt an der Zuführung für das Heissgas, in 4 am Auslass einer Gasturbine, angeordneten Wärmeübertrager 15 zugeführt wird. Über den Wärmeübertrager 15 wird das warme Wasser nochmals indirekt durch das Abgas der Gasturbine GT erwärmt. Das so erwärmte Wasser kann dann dem Entsalzungsprozess 13.3 zugeführt werden. 4 shows an embodiment that the in 2 shown arrangement further educates that with the pump 13.2 from the circulation tank 13 pumped warm water is heated again by placing it directly at the feeder for the hot gas, in 4 at the outlet of a gas turbine, arranged heat exchanger 15 is supplied. About the heat exchanger 15 the warm water is again indirectly heated by the exhaust gas of the gas turbine GT. The water thus heated can then undergo the desalting process 13.3 be supplied.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das die in 1 dargestellte Anordnung weiterbildet, indem das vom Tropfenabscheider 5 abgegebene Gemisch 6 aus Abgas und Wasserdampf einem speziellen Sprühturm 7 zugeführt wird, der direkt zum Erzeugen von nahezu salzfreiem Wasser dient. Das warme Gemisch 6 wird hierzu durch kälteres Wasser abgekühlt, so dass das im Gemisch 6 enthaltene reine Wasser kondensiert. Hierzu wird das in den Sprühturm 7 eingeleitete Gemisch 6 über eine Pumpe 14.1 durch einen indirekten Kühler 14 gepumpt. Der Kühler 14 wird durch Kühlwasser in einem gesonderten Kreislauf gespeist. Im Kühler 14 kondensiert Wasser aus dem zugeführten Gemisch 6. Das kondensierte Wasser wird über eine im Sprühturm 7 angebrachte Sprühvorrichtung 7.1 auf eine im Sprühturm 7 eingebrachte Füllkörperstufe 8, die etwa den gesamten Durchmesser des Sprühturms 7 ausfüllt, aufgesprüht. Die Füllkörper 8 dienen zu einer Reinigung des eingesprühten Wassers von Partikeln und wirken wie eine Art Filter. Das aus der Füllkörperstufe 8 am Boden des Sprühturms 7 austretende Wasser wird als gereinigtes Wasser abgeführt. Abgas und Restdampf werden durch einen Schneckenabscheider 12 geleitet, anschließend über einen an der Spitze des Sprühturms angebrachten Abzug abgeleitet und dem Gasmischer 9 zugeführt. 5 shows an embodiment that the in 1 illustrated arrangement further developed by the from the mist eliminator 5 discharged mixture 6 from exhaust and steam to a special spray tower 7 is fed, which serves directly to produce almost salt-free water. The warm mixture 6 is cooled for this purpose by colder water, so that in the mixture 6 contained pure water condenses. This is done in the spray tower 7 initiated mixture 6 via a pump 14.1 through an indirect cooler 14 pumped. The cooler 14 is fed by cooling water in a separate circuit. In the cooler 14 condenses water from the feed mixture 6 , The condensed water is poured over a spray tower 7 attached spraying device 7.1 on one in the spray tower 7 introduced filler stage 8th covering about the entire diameter of the spray tower 7 fills out, sprayed on. The packing 8th serve to clean the sprayed water from particles and act as a kind of filter. That from the filler stage 8th at the bottom of the spray tower 7 escaping water is removed as purified water. Exhaust gas and residual steam are passed through a screw separator 12 then discharged via a hood attached to the top of the spray tower and to the gas mixer 9 fed.

Im Folgenden wird eine beispielhafte Berechnung einer Massenbilanz des in der Vorrichtung gemäss 5 ablaufenden erfindungsgemäßen Entsalzungsverfahrens angegeben. Bei der beispielhaften Berechnung ist angenommen, dass die Temperatur des durch die indirekte Kühlung 14 aufbereiteten und dem Sprühturm 7 zugeführten Wassers aufgrund einer begrenzten Effizienz des Wärmeübertragers im Kühler 14 etwa 28°C beträgt.The following is an exemplary calculation of a mass balance of the device according to 5 expired desalting process according to the invention. In the exemplary calculation, it is assumed that the temperature of the indirect cooling 14 recycled and the spray tower 7 supplied water due to limited efficiency of the heat exchanger in the radiator 14 is about 28 ° C.

Das bedeutet, dass der maximale Betrag von wieder aufbereitetem reinem Kondenswasser auf etwa 50 kg/s begrenzt ist. In der Praxis wird allerdings weit weniger reines Kondenswasser erzeugt werden können, da die Kapazität des gesamten Reinigungssystems auf die Menge von Wasser begrenzt ist, die durch das System fließen kann, ohne es zu überfluten. Die berechneten Massen der Bilanz sind in der folgenden Tabelle angegeben: Gewünschte Flussrate an gereinigtem Wasser 39 kg/s Größe Einheit Einlass Auslass Gasfluss Nm³/s 170 139 Temperatur °C 66 46 H2O Vol.-% 26,5 10,1 Umlauf Kg/s 980 This means that the maximum amount of recycled pure condensed water is limited to about 50 kg / s. In practice, however, far less pure condensed water will be able to be generated because the capacity of the entire cleaning system is limited to the amount of water that can flow through the system without flooding it. The calculated masses of the balance are given in the following table: Desired flow rate of purified water 39 kg / s size unit inlet outlet gas flow Nm ³ / s 170 139 temperature ° C 66 46 H2O Vol .-% 26.5 10.1 circulation Kg / s 980

In der obigen Tabelle sind die grundlegenden Massenflüsse im Sprühturm bzw. Kondensator 7 an der Auslassseite des Luftrichters (Venturi) für den Fall eines Kondensators für reines Wasser angegeben.In the above table, the basic mass flows in the spray tower or condenser 7 indicated on the outlet side of the venturi (venturi) in the case of a pure water condenser.

Als Kühler 14 kann jede geeignete Kühlvorrichtung eingesetzt werden, wie beispielsweise ein multistage flash oder ein Luftkühler. Die Abkühlvorrichtung 4 sollte zumindest teilweise eine Auswahl aus hochlegiertem Stahl aufweisen, um eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion zu besitzen. Der Sprühturm/Kondensator 7 kann aus Kunststoff gefertigt sein.As a cooler 14 Any suitable cooling device may be used, such as a multistage flash or an air cooler. The cooling device 4 should at least partially have a selection of high-alloy steel in order to have a high resistance to corrosion. The spray tower / condenser 7 can be made of plastic.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 6 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Abgas an einem Gasturbinenauslass 1 direkt in ein Becken 16 mit kaltem Salzwasser 11 eingeleitet, das dadurch aufgeheizt wird. Das eingeleitete Abgas wird dann über einen Abzug 17 dem Kamin 10 des Gasturbinenkraftwerks zugeführt. Alternativ kann es auch in die Atmosphäre entweichen, insbesondere über einen kleineren Kamin, beispielsweise aus Kunststoff.Another embodiment of the invention is in 6 shown. In this embodiment, exhaust gas is at a gas turbine outlet 1 directly into a basin 16 with cold salt water 11 initiated, which is heated by it. The introduced exhaust gas is then via a trigger 17 the fireplace 10 supplied to the gas turbine power plant. Alternatively, it can also escape into the atmosphere, in particular via a smaller chimney, for example made of plastic.

Im Folgenden werden einige Hinweise zur Implementierung einer erfindungsgemäßen Anordnung gegeben: Sowohl die Zuführung als auch der obere Abschnitt der Abkühlvorrichtung sollten aus einer Hochtemperaturlegierung gefertigt sein, um den hohen Temperaturen des eingeleiteten Heißgases widerstehen zu können. Die übrigen Teile können aus Kunststoff gefertigt sein. Behälter für Salzwasser sollten salzwasserbeständig sein. Weiterhin sollte von aussen zugeführtes Wasser gefiltert werden, um Partikel weitgehend zu entfernen, welche ein Zusetzen von Düsen und Ventilen bewirken können.in the Below are some hints for the implementation of an inventive Arrangement given: Both the feeder and the upper Section of the cooling device should be made of a high temperature alloy be manufactured to the high temperatures of the introduced hot gas to be able to resist. The remaining parts can be made of plastic. Container for salt water should be saltwater resistant. Furthermore, should from externally supplied water can be filtered to particles largely to remove, which is a clogging of nozzles and valves can cause.

Die Erfindung kann auch für die Reinigung des Abgases eingesetzt werden. Die Erfindung eignet sich beispielsweise prinzipiell auch zum Reinigen von Abgas, wenn das zugeführte Wasser fähig ist, Schwefeloxide SO_x aus dem Abgas zu entfernen, ferner die Möglichkeit besteht, Säureneutralisierungsmittel hinzuzufügen.The invention can also be used for the purification of the exhaust gas. For example, the invention is in principle also suitable for purifying exhaust gas if the supplied water is capable of removing sulfur oxides SO _x from the exhaust gas, and it is also possible to add acid neutralizing agents.

Durch die Erfindung kann auch die Effizienz einer konventionellen Destillationseinheit mit dem eingangs erwähnten MSF-Verfahren dadurch erhöht werden, dass eine größere Menge an gereinigtem Wasser aus nahezu derselben abzuführenden Hitze im Abgas erzeugt wird.By the invention can also improve the efficiency of a conventional distillation unit increased by the aforementioned MSF method thereby be that a larger amount of purified Water from almost the same dissipated heat in the exhaust is produced.

11

Heißgas (heißes Abgas) von Gasturbinehot gas (hot exhaust gas) from gas turbine

22

Bypaß für HeißgasBypass for hot gas

33

Gemisch von Heißgas und Dampf auf konzentrierter Flächemixture of hot gas and steam on a concentrated surface

44

Abkühlvorrichtungcooling device

4.14.1

EinsprühvorrichtungEinsprühvorrichtung

55

TropfenabscheiderDroplet

5.15.1

Pumpepump

66

Gemisch aus Heißgas und Dampfmixture from hot gas and steam

77

Sprühturm/KondensatorSpray tower / condenser

7.17.1

Sprühvorrichtungsprayer

7.27.2

Pumpepump

88th

Füllkörperpacking

99

Gasmischergas mixer

1010

Abzug zum Kamindeduction to the fireplace

1111

Wasserzulaufwater supply

11.111.1

Pumpepump

1212

SchneckenabscheiderSchneckenabscheider

1313

Zirkulationstankcirculation tank

13.113.1

Pumpepump

13.213.2

Pumpepump

1414

Indirekter Kühlerindirect cooler

14.114.1

Pumpepump

1515

WärmeübertragerHeat exchanger

1616

Becken 16 mit kaltem Salzwasserpool 16 with cold salt water

1717

Abzugdeduction

V1–V4V1-V4

Ventilevalves

GTGT

Gasturbinegas turbine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - EP 1481947 A1 [0003] - EP 1481947 A1 [0003]

Claims (12)

Verfahren zum Reinigen salzhaltigen Wassers mittels heisser Abgase einer Verbrennungseinrichtung, beispielsweise eines Gasturbinenkraftwerks, das die folgenden Schritte aufweist: – Teilweises Verdampfen des zu reinigenden Wassers durch direkte Wärmeübertragung mit dem Abgas (4); – Entfernen von Tröpfchen aus dem durch den vorhergehenden Schritt erzeugten Wasserdampf (5); – Kondensieren des weitgehend tröpfchenfreien Wasserdampfs (7); – Abführen des kondensierten Wassers.Process for purifying saline water by means of hot exhaust gases of a combustion device, for example a gas turbine power plant, comprising the following steps: - partial evaporation of the water to be purified by direct heat transfer with the exhaust gas ( 4 ); Removing droplets from the water vapor produced by the preceding step ( 5 ); Condensing the substantially droplet-free water vapor ( 7 ); - removing the condensed water. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des teilweisen Verdampfens aufweist, dass das zu reinigende Wasser in das Abgas eingesprüht wird.Method according to claim 1, characterized in that that the step of partial evaporation has that to cleaning water is sprayed into the exhaust gas. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Kondensierens (7) aufweist, dass der weitgehend tröpfchenfreie Wasserdampf durch eine indirekte Kühlung (14) kondensiert und das kondensierte Wasser gereinigt wird (8).Method according to claim 1 or 2, characterized in that the step of condensing ( 7 ) that the largely droplet-free water vapor by an indirect cooling ( 14 ) is condensed and the condensed water is purified ( 8th ). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kondensierte Wasser gereinigt wird, indem es gefiltert wird.Method according to claim 3, characterized that the condensed water is purified by filtering it becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu entsalzende Wasser Meerwasser (11) und das Abgas das Heißgas (1) am Auslass einer Gasturbine ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the water to be desalinated seawater ( 11 ) and the exhaust gas the hot gas ( 1 ) is at the outlet of a gas turbine. Anordnung zum Reinigen salzhaltigen Wassers mittels Abgases, die zumindest folgende Komponenten umfasst: – eine erste Vorrichtung (4) zum teilweisen Verdampfen des zu reinigenden Wassers durch direktes Inkontaktbringen mit dem Abgas; und – eine zweite Vorrichtung (5) zum Entfernen von Tröpfchen aus dem von der ersten Vorrichtung erzeugten Wasserdampf.Arrangement for purifying saline water by means of exhaust gas, comprising at least the following components: - a first device ( 4 ) for partially vaporizing the water to be purified by directly contacting with the exhaust gas; and a second device ( 5 ) for removing droplets from the water vapor generated by the first device. Anordnung nach Anspruch 6, ferner gekennzeichnet durch eine dritte Vorrichtung (7) zum Kondensieren des von der zweiten Vorrichtung erzeugten weitgehend tröpfchenfreien Wasserdampfs und zum Abführen des dadurch erzeugten Wassers.Arrangement according to claim 6, further characterized by a third device ( 7 ) for condensing the largely droplet-free water vapor generated by the second device and for discharging the water generated thereby. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung (4) eine Abkühlvorrichtung ist, in der das zu reinigende Wasser in das Abgas eingesprüht wird.Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the first device ( 4 ) is a cooling device, in which the water to be purified is sprayed into the exhaust gas. Anordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Vorrichtung eine indirekte Kühlvorrichtung (14) zum Kondensieren des weitgehend tröpfchenfreien Wasserdampfs ist, und die mit einem Sprühturm (7) zusammenwirkt, in den das von der indirekten Kühlvorrichtung (14) abgegebene Wasser eingeführt wird.Arrangement according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the third device comprises an indirect cooling device ( 14 ) for condensing the substantially droplet-free water vapor, and with a spray tower ( 7 ) into which the indirect cooling device ( 14 ) discharged water is introduced. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühturm (7) eine Füllkörperstufe (8) zum Reinigen von Wasser aufweist, in die das von der indirekten Kühlvorrichtung (14) abgegebene Wasser eingebracht wird.Arrangement according to claim 9, characterized in that the spray tower ( 7 ) a packing stage ( 8th ) for purifying water into which the from the indirect cooling device ( 14 ) discharged water is introduced. Anordnung nach Anspruch 6, 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Bypass (2) für Abgas vorgesehen ist, der zwischen der Abgaszuführung zur ersten Vorrichtung (4) und einer Wasserdampf-Abführung der dritten Vorrichtung (7) angeordnet ist.Arrangement according to claim 6, 7, 8, 9 or 10, characterized in that further comprises a bypass ( 2 ) is provided for exhaust gas which is between the exhaust gas feed to the first device ( 4 ) and a water vapor discharge of the third device ( 7 ) is arranged. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtung (5) einen Ablauf für Wasser aufweist, der mit einem Zirkulationstank (13) gekoppelt ist, in den aus der zweiten Vorrichtung ablaufendes Wasser fließen kann, wobei ein Ablauf für Wasser des Zirkulationstanks (13) mit einer Wasserzuführung der ersten Vorrichtung (4) gekoppelt ist.Arrangement according to one of claims 6 to 11, characterized in that the second device ( 5 ) has a drain for water, which with a circulation tank ( 13 in which water draining out of the second device can flow, wherein a drain for water of the circulation tank ( 13 ) with a water supply of the first device ( 4 ) is coupled.