DE1808966B2

DE1808966B2 - Wärmekraftanlage zur Erzeugung von elektrischer Energie und Süßwasser aus Salzwasser

Info

Publication number: DE1808966B2
Application number: DE1808966A
Authority: DE
Inventors: Thomas Maisons Laffitte Michels (Frankreich)
Original assignee: ELECTRO-MECANIQUE PARIS Cie
Current assignee: ELECTRO-MECANIQUE PARIS Cie
Priority date: 1967-11-15
Filing date: 1968-11-14
Publication date: 1974-04-11
Also published as: GB1252277A; DE1808966A1; FR1562830A; CH479489A; US3597328A; DE1808966C3

Description

■— -■· dendampf zuführbar ist.

4. Wärmekraftanlage nach den Ansprüchen 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einzelnen Stufen (4 a bis 4/) der Mehrstufen-Entspannungs-Verdampfungsanlage (4) aus dem Dampfraum 30 ten beschränkt.

der Salzwasser-Verdampfungskammer (9) Brii- Erst die erfindungsgemäße Lösung bietet aus der

Kombination der Apparate zur Mehrstufen-Entspannungs-Verdampfung mit dem Kreislauf der Kompressions- Verdampfungsanlage den Vorteil, daß ent-35 gegen den bisher üblichen Bauarten solcher Wärmekraftanlagen, jedes beliebige Verhältnis zwischen elektrischer Energie und Süßwassermenge wählbar ist und sowohl die Gesämtanlage, als die thermische

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftanlage zur Kraftmaschine ständig bei optimalem Wirkungsgrad Erzeugung von elektrischer Energie und Süßwasser 40 arbeitet. Damit bietet sich die Möglichkeit einfacher aus Salzwasser, die eine thermische Kraftmaschine in und augenblicklicher Anpassung der elektrischen einem getrennten Arbeitsmittelzyklus; und einen von Energie oder Süßwassermenge-an den jeweiligen Beder thermischen Kraftmaschine angetriebenen darf. Durch Änderung der Leistungs-Aufteilung, Dampfverdichter aufweist, wobei der Dampfverdich- z. B. nachts Süßwassererzeugung oder in der Stoßzeit ter aus einer Salzwasser-Verdampfungskammer ge- 45 zur Spitzenlastdeckung, wird erreicht, daß die Gespeist den Brüdendampf verdichtet und über eine samtleistung der thermischen Kraftmaschine kaum Kühleinrichtung das Süßwasser dem Verbraucher zu- variiert.

führt. Diese einfache Anpassungsmöglichkeit gestattet

Eine derartige Wärmekraftanlage ist · aus der : die Verwendung solcher Wärmekraftanlagen als Spit-USA.-Patentschrift 3 352 107 bekannt. Es handelt 50 zenlast-Kraftwerke. Zudem wird damit eine Möglichsich jedoch um eine offene Anlage, deren Abdampf- keit geschaffen, Kernkraftwerke, die nur bei gleichmenge zur Erzeugung von Süßwasser herangezogen bleibender Leistung optimal eingesetzt werden kön-

--wird Solche Anlagen sind von der jeweiligen Lei- nen, zur Spitzenlastdeckung heranzuziehen. Durch

stung der thermischen Kraftmaschine abhängig. Eine die Kombination der Kreisläufe von Entspannungs-Anpassung an den Energie-öder Süßwasserbedarf ist 55 und Kompressionsverdämpfung" konnte aber auch bei solchen Anlagen nur durch Drosselung des eine qualitative und quantitative Verbesserung der Dampferzeugers, möglich; Somit werden zwangläufig , Süßwassererzeugung erreicht werden, sowohl die thermische Kraftmaschine als auch die Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist

Süßwasser-Erzeugungsanlage in ihrer Leistung ver- dadurch gekennzeichnet, daß einzelnen Stufen der mindert. Bei Unterschreiten einer bestimmten Min- 60 Mehrstufen-Entspannungs-Verdampfungsanlage aus destleistung des Dampferzeugers muß aber die korn- , dem Dampfraum der Salzwasser-Verdampfungskamplette Anlage stillgelegt werden, mer Brüdendampf zuführbar ist. Damit kann vorteil-Ein anderer Nachteil solcher zur Erzeugung von haft die Leistung des Dampf Verdichters beeinflußt Süßwasser oder elektrischer Energie ausgerüsteter und der Druck in den einzelnen Stufen der Mehrstu-Wärmekraft-Anlagen liegt im größeren Energiever- 65 fen-Entspannungs-Verdampfungsanlage aber auch in brauch als reine Süßwassererzeugungsanlagen, da die der Salzwasser-Verdampfungskammer gesteuert wernotwendige Prozeßwärme auf einem höheren Tempe- den. Aus dieser Wirkung ergibt sich wiederum eine raturniveau angeliefert wird als tatsächlich notwen- Verfeinerung der Anpassungsmöglichkeit der Ge-

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samtanlage an den Bedarf an elektrischer Energie Nach Durchströmen der Hochdruck-Leitung 18

oder Süßwasser. kondensiert der Brüdendampf in der Rohrschlange

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach- 19, die dabei abgegebene Wärme wird zum Erhitzen

folgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. des in die Salzwasser-Verdampfungskammer 9 einge-

Es zeigt 5 leiteten Salzwasser verwendet. Das überschüssige,

F i g. 1 ein Fließschema einer Wärmekraftanlage, nach dem Ausdampfen konzentrierte Salzwasser ge-

F i g. 2 ein abgeändertes Fließschema entsprechend langt über einen Überlauf in den Soleabfluß 27,

Fig.l. durch den es, nach Durchlaufen des Vorwärmers 10,

Nach F i g. 1 treibt die thermische Kraftma- als Sole zum Meer abgeführt wird. Die der Sole und

schine2, z.B. eine Dampfturbine, den elektrischen io dem Süßwasser entzogene Wärmemenge wird dem

Generatori und den Dampfverdichter3 über kup- frisch angesaugten Salzwasser im Vorwärmer 10 wie-

pelbaren Wellen an. Die Dampfturbine 2 wird vom der zugeführt.

Dampferzeuger 8 über eine Frischdampfleitung ge- Um die Wärmekraftanlage auch im Falle einer speist. Der Abdampf der Dampfturbine 2 wird über Abschaltung der Mehrstufen-Entspannungs-Vereine Abdampfleitung 13 dem Kondensator 7 züge- ₁₅ dampfungsanlage 4 betreiben zu können, ist der Konführt. Ein Heizkondensator 6 ist zum Kondensa- densator7 vorgesehen. Der Zufluß zum Kondensator? parallel geschaltet. In der Abdampf leitung 13 tor 7 wird durch die Ventile 17 bzw. 17' gesteuert bzw. Zweigleitung 13' sind jeweils Regelventile 17 und bietet somit eine einfache Regelung der Mehr- und 17' angeordnet. Das in den Kondensatoren 6 stufen-Entspannungs-Verdampfungsanlage 4.
und 7 niedergeschlagene Kondensat wird zum ₂₀ F i g. 2 zeigt eine etwas anders geschaltete Wärme-Dampf erzeuger 8 rückgeführt, kraftanlage, entsprechend Fig.l, deren Mehrstu-

Die Mehrstufen-Entspannungs-Verdampfungsan- fen-Entspannungs-Verdampfungsanlage 4 aus zwei lage 4 ist in eine Anzahl von Kammern 4 α bis 4 / un- Teilen 3 und 4' besteht. Für einander entsprechende terteilt. In den einzelnen Kammern 4 α bis 4 / nimmt Teile wurden die gleichen Bezugszeichen wie in die Temperatur und der Dampfdruck entsprechend _a3 F i g. 1 eingesetzt. Der getrennte Arbeitsmittelzyklus der Fließrichtung des Salzwassers stufenartig ab. der Dampfturbine 2 zeigt den gleichen Aufbau wie in Kaltes Salzwasser tritt unter Druck durch die Zulei- Fig. 1 und wurde zur Vermeidung von Wiederholung 29 ein und durchströmt nacheinander die Rohr- lungen nicht nochmals beschrieben,
schlangen 30. Das austretende, bereits etwas er- Die Kompressions-Verdampfungsanlage5 besteht wärmte Salzwasser wird über die Leitung 31 dem ₃₀ ebenfalls aus gleichen Teilen wie in Fig. 1. Lediglich Heizkondensator 6 zugeführt und weiter erwärmt. die Salzwasser-Verdampfungskammer 9 ist über die Über die Leitung 32 wird das Salzwasser wieder Druckleitung 45 mit dem Teil 3 der Mehrstufen-Entin die Mehrstufen-Entspannungs-Verdampfungsan- spannungs-Verdampfungsanlage 4 verbunden. In der lage 4 eingeleitet. Die Kammern 4 a bis 4 / werden Druckleitung 45 sind jeweils vor den Kammern 4 a dabei jeweils im freien Überlauf vom Entspannungs- ₃₅ bis 4/ Druckreduzier-Ventile 44 vorgesehen. Damit abteil zum Ausdampfteil durchflossen. In jeder Kam- ist es möglich, den Druck in den einzelnen Kammern mer 4 a bis 4/ wird der entstandene Dampf an der 4 a bis 4/ zu steuern, bzw. den Entspannungsgrad jeweils entsprechenden Rohrschlange 30 als Süßwas- des Brüdendampfes zu beeinflussen. Ferner wird ser kondensiert. Das Süßwasser wird in Rinnen 37 dem Vorwärmer 10 und anschließend der Salzwasaufgefangen und über die Sammelleitung 38 abge- ₄₀ ser-Verdampfungskammer 9 über die Leitung 41 führt. Alle Kammern 4 a bis 4 / sind miteinander nicht frisches Salzwasser zugeführt, sondern eine Midurch druckreduzierende Leitungen 35 verbunden, schung aus vorgewärmtem Salzwasser und Sole, wobei wobei das konzentrierte Salzwasser in den Soleabfluß zweitere den Teil 3 der Mehrstufen-Entspannungs-27 geleitet wird. Das Süßwasser wird in die Leitung Verdampfungsanlage vollkommen durchlaufen hat.
20 eingebracht und zu einem nicht dargestellten Auf- ₄₅ Durch die Ansaugleitung 33 wird frisches Salzwasbewahrungsbehälter geleitet. ser den Rohrschlangen 30' des Zweistufen-Entspan-

Die bei der Kondensation des Abdampfes der nungs-Verdampfers 4' zugeführt. Die Ableitung 43

Dampfturbine 2 anfallende Wärmemenge wird zur ist in zwei Stränge 42 und 43' gespalten. Der Strang

Erwärmung und Verdampfung des Salzwassers her- 43' mündet in den Soleabfluß 27 des Kompressions-

angezogen. Der Heizkondensator 6 deckt nur den für _5o Verdampfers 5 und führt den Überschuß an Sole ab.

diesen Vorgang notwendigen Wärmeverbrauch. Der andere Strang 42 führt das erwärmte, aber fri-

Die Kompressionsverdampfungsanlage 5 besteht sehe Salzwasser in die letzte Kammer 4'fo des Zweiaus dem Dampfverdichter 3, der über die Hoch- stufen-Entspannungs-Verdampfers 4' ein, wo es sich druck-Leitung 18 und die Niederdruck-Leitung 24 mit der Sole mischt. Auf diese Weise wird das aus mit der Salzwasser-Verdampfungskammer 9 verbun- ₅₅ dem Teil 3 der Mehrstufen-Entspannungs-Verdampden ist. Das Salzwasser gelangt z. B. vom Meer durch fungsanlage über die Leitung 39 in den Zweistufendie Ansaug-Leitung 22 in die Salzwasser-Verdamp- Entspannungs-Verdampfer 4' eingeführte konzenfungskammer 9, nachdem es den Vorwärmer 10 trierte Salzwasser durch das frische Salzwasser verdurchflossen hat. In der Niederdruck-Leitung 24 ist dünnt. Dieses Mischungs-Salzwasser wird teilweise ein Regelventil 25 angeordnet. Im Dampfverdichter 3 6o über die Leitung 40 dem Teil 3 der Mehrstufen-Entwird der Brüdendampf verdichtet, damit erhitzt und spannungs-Verdampfungsanlage und anderenteils anschließend über die Hochdruck-Leitung 18 zur über die oben bereits erwähnte Leitung 41 zum VorRohrschlange 19 der Salzwasser-Verdampfungskam- wärmer 10, bzw. den Kreislauf der Kompressionsmer 9 geleitet. Verdampfungsanlage 5, gebracht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

T 808 966 Patentansprüche:

1. Wärmekraftanläge zur Erzeugung von elektrischer Energie und Süßwasser aus Salzwasser, die eine thermische Kraftmaschine in einem getrennten Arbeitsmittelzyklus und einen von der thermischen Kraftmaschine angetriebenen Dampfverdichter aufweist, wobei der Dampfver-

, dig „WEire. gs liegt somit, ein Überschuß, an. Wärmeenergie vor, der nur noch: in Form yoü Abwärme an die Umgebung abgegeben werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

5 Wärmekraftanlage zur Erzeugung von elektrischer Energie und Süßwasser zu schaffen, bei der die thermische Kraftmaschine mit annähernd gleichbleibender Belastung betrieben wird und die erzeugte elektrische Energie im umgekehrten Verhältnis zur Süß

dichter aus einer Salzwasser-Verdampfungskam- io wassererzeugung regelbar ist.

mer gespeist den Brüdendampf verdichtet und Diese, Aufgabe/wird bei einer Wärmekraftanläge

über eine Kühleinrichtung¹ das Süßwasser dem Verbraucher zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß in ah sich bekannter Weise ein

/der eingangs; angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise ein von der Abwärme der thermischen Kraftmaschine beaufvon der Abwärme der thermischen Kraftma- 15 schlägter geschlossener Wärmeaustauscher yörgeseschine (2) beaufschlagter geschlossener Wärme- hen ist, der Teil einer Mehrstufen-Entspannungstauscher (6) vorgesehen ist, der Teil einer Mehr- Verdampfungsanlage ist. ^; _;

stufen-Entspannungs-Verdampfungsanlage (4) ist. Es ist zwar bekannt bei Meerwasser-Entsalzungs-

2. Wärmekraftanlage nach Anspruch!, da- anlagen einen nach dem Entspannungsprinzip arbeidurch gekennzeichnet, daß die thermische Kraft- 20 tenden Mehrstufen-Entspannungs-Verdampfer vormaschine eine Dampfturbine (2) ist, wobei der zusehen und diesen durch die Abwärme einer thermi-Wärmetauscher ein Heizkondensator (6) ist. sehen Kraftmaschine zu beheizen (Chemie-Inge-

3. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Kraft-

nieuer-Technik, 1963, Nr. 3, S. 143 bis 154), doch wegen der Gefahr von Ablagerungen, Krustenbil-

maschine eine Verbrennungskraftmaschine ist, 25 dung und Korrosion können solche Anlagen nur bei wobei der Wärmetauscher ein Abgaskühler ist. einer Maximaltemperatur des Salzwassers um 100 bis

120° C betrieben werden. Da solche Rohrbündelaustauscher zudem noch eine sehr aufwendige Bauart darstellen, ist deren Einsatz auf kleine Anlageeinhei-