PL81608B1 - Seal water desalination apparatus seal water desalination apparatus[au5641873a] - Google Patents

Description

Urzadzenie do odsalania wody morskiej Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do odsalania morskiej wody za pomoca obróbki cieplnej.Znane sa dwa zasadnicze sposoby odsalania wody morskiej za pomoca ciepla, a mianowicie proces zwany procesem odparowywania wielorzutowego oraz proces zwany procesem destylacji wielokrotnej.Proces odparowywania wielorzutowego polega zasadniczo na wielostopniowym odparowywaniu strumienia zasolonej wody pod cisnieniem stopniowo malejacym, w temperaturach wynoszacych zwykle 130—20 C. Pary wytworzone w jednym stopniu skrapla sie na powierzchni chlodzonej strumieniem zimnej, zasolonej wody i otrzymuje sie w ten sposób wode odsolona. Wode zasolona kierowana do strefy odparowywania ogrzewa sie przewaznie za pomoca pary o niskiem cisnieniu.Proces wielokrotnej destylacji polega natomiast na znanym procesie kolejnego wielokrotnego odparowywania i skraplania. Pary wytworzone w jednym stopniu skrapla sie w nastepnym stopniu, powodujac powstawanie par o nizszym stopniu termicznym. W procesie tym mozna stosowac rózne sposoby ogrzewania cieczy poddawanej obróbce i odzyskiwania ciepla zawartego w produktach odciekajacych i w zaleznosci od tego rozróznia sie dwa typy procesu. Pierwszy z nich, zwany procesem zasilania wspólpradowego, polega na tym, ze wode poddawana przeróbce, korzystnie ogrzana cieplem par skraplanych kolejno w poszczególnych stopniach, wprowadza sie do stopnia o najwyzszej temperaturze i roztwór poddawany odparowywaniu plynie w tym samym kierunku co skraplane pary. Drugi z tych procesów, zwany procesem zasilania przeciwpradowego, polega na tym; ze zimny surowiec wprowadza sie do stopnia o najnizszej temperaturze i za pomoca pomp kieruje sie go do kolejnych stopni. Roztwór poddawany stezaniu plynie w kierunku przeciwnym do kierunku przeplywu par, to znaczy, ze do odparowywania roztworu w pierwszym stopniu stosuje sie pare ze stopnia drugiego, i tak dalej kolejno, zas w ostatnim stopniu ogrzewa sie za pomoca swiezej pary.Znane jest równiez specjalne urzadzenie do odsalania wody metoda destylacji wielokrotnej, opracowane przez amerykanskie przedsiebiorstwo Office Saline Water i zwane urzadzeniem VTE. Cecha tego sposobu jest stosowanie pionowych wyparek warstewkowych i kolejnego zasilania wspólpradowego albo mieszanego zasilania wspólpradowego i przeciwpradowego.Na fig. 1 przedstawiono schematycznie pionowy przekrój urzadzenia VTE, ograniczonego w celu uproszczenia do 4 wyparek warstewkowych, zasilanych kolejno wspólpradowo. Wode doprowadzana przewodem2 81 608 1 kieruje sie wymienniki ciepla 2, 3, 4 i 5 i po ogrzaniu skraplanymi oparami wprowadza ja do pierwszej wyparki 6, ogrzewanej para doprowadzana z zewnatrz przewodem 7. Para wytworzona w wyparce 6 odplywa przewodami 9 i 12 czesciowo do drugiej wyparki i przewodami 9 i 8 czesciowo do wymiennika 5, w którym ogrzewa dopro¬ wadzana wode morska i ulega skropleniu. Skropliny z wymiennika 5 rozprezaja sie w zbiorniku 10, z którego pary przeplywaja przewodami 11 i 12 do drugiej wyparki, a ciecz plynie przewodem 14 do zbiornika 13 drugiej wyparki. Dalsze wyparki pracuja w sposób analogiczny do wyzej opisanego i z ostatniej wyparki strumien oparów kieruje sie przewodem 17 do urzadzenia polaczonego ze zródlem obnizonego cisnienia, np. skraplacza barome trycznego, pompy o pierscieniu cieczowym lub pompy prózniowej. Solanke odprowadza sie z ukladu prze* wodem 20, a wode odsolona przewodem 19. Solanke z pierwszej wyparki odprowadza sie przewodem 15 za pomoca pompy 16 do drugiej wyparki.Proces VTE ma w porównaniu z procesem zwyklego odparowywania wieiorzutowego szereg zalet, przy czym niektóre z nich sa typowymi zaletami procesu destylacji wielokrotnej. Mianowicie, najwyzsze stezenie soli wystepuje tylko w tej czesci urzadzenia, w której temperatura jest najnizsza, dzieki czemu bez powstawania osadu soli na scianach urzadzenia mozna uzyskiwac wspólczynnik stezania wynoszacy okolo 3, co odpowiada zawartosci soli okolo 100 g/litr, podczas gdy przy stosowaniu zwyklych urzadzen do odparowywania wieiorzuto¬ wego osiaga sie wspólczynnik stezania tylko okolo 2. Wspólczynnik stezania oznacza stosunek ostatecznej zawartosci soli w wodzie do zawartosci soli w wodzie poddawanej procesowi. Dzieki temu, predkosc przeplywu doprowadzanej wody morskiej przy destylacji wielokrotnej maleje okolo trzykrotnie, zas stosunek ilosci wody zasolonej do ilosci wody odsolonej w jednostce czasu w procesie destylacji wielokrotnej wynosi 1,5, podczas gdy przy uzyciu procesu odparowywania wieiorzutowego, dzieki recyrkulacji wiekszosci solanki stosunek ten wzrasta do 7,5. Dzieki mniejszej predkosci przeplywu liczba stopni w procesie destylacji wielokrotnej stanowi tylko okolo 1/3 liczby stopni w procesie odparowywania wieiorzutowego o takim samym zuzyciu ciepla. Na skutek mniejszej predkosci przeplywu, prolemy hydrauliczne maja mniejsze znaczenie a zuzycie energii jest mniejsze, zas mozliwosc uzyskania wyzszego wspólczynnika wykorzystania ciepla jest tu wieksza niz przy stosowaniu odparowywania wieiorzutowego. Poza tym, do wymiany ciepla mozna wykorzystywac wieksza róznice tempera¬ tury i to zarówno przy mniejszej liczbie stopni jak i przy odparowywaniu przy stalej temperaturze w wyparce warstewkowej.Wady urzadzenia VTE sa zwiazane glównie z konstrukcja urzadzenia, a mianowicie jego poziomym poloze¬ niem, co zmusza do stosowania licznych pomp do kolejnego przepompowywania wody i wielu przewodów do prowadzenia pary. Wady te sprawiaja, ze urzadzenie tego typu nie jest o wiele korzystniejsze w porównaniu z urzadzeniem do odparowywania wieiorzutowego.Urzadzenie wedlug wynalazku nie ma opisanych wyzej wad i umozliwia prowadzenie procesu odsalania wody morskiej metoda wielokrotnej destylacji przy zachowaniu zalet wyzej wymienionych znanych urzadzen, a w szczególnosci z uniknieciem koniecznosci stosowania pomp pomiedzy poszczególnymi stadiami procesu i duzych przekrojów przewodów parowych.Urzadzenie wedlug wynalazku ma postac pionowej kolumny podzielonej na pojedyncze cylindryczne sekcje. Kazda z tych sekcji czyli dzialów sklada sie z dwóch warstewkowych wyparek majacych pionowe wiazki rurek, korzystnie o przekroju stanowiacym odcinek kola, nie osloniete od zewnatrz, i z dwóch zbiorników.Kazdy z tych zbiorników jest u dolu polaczony z górna czescia wiazki rurek wyparki tej samej sekcji, a w ostat¬ niej sekcji, w której mie ma wyparek, zbiorniki te sa polaczone z przewodem do odprowadzania solanki. Górna czesc kazdego z tych zbiorników, z wyjatkiem zbiorników w pierwszej sekcji, jest polaczona zdolna czescia wiazki rurek wyparki w sekcji polozonej bezposrednio wyzej, zas w pierwszej sekcji do górnej czesci kazdego z tych zbiorników jest przylaczony przewód doprowadzajacy wode morska. W dnie kazdego zbiornika znajduje sie przelew umozliwiajacy przeplyw solanki ze zbiornika do umieszczonej pod nim wiazki rurek wyparki, z równoczesnym zmniejszeniem róznicy cisnienia w zbiorniku i w wiazce rurek. Przelew ten moze miec postac przelewu rurowego zanurzonego albo zaworu, np. zaworu plywakowego. W górnej czesci kazdego z tych zbior¬ ników, z wyjatkiem zbiorników w pierwszej sekcji, sa wykonane otwory, ewentualnie wyposazone w urzadzenia do wychwytywania cieczy tworzacej mgle. Na dnie kazdej sekcji znajduje sie co najmniej jeden przelew syfonowy, przez który skropliny zebrane w tej sekcji kieruje sie do kolejnej sekcji nizej polozonej.Urzadzenie wedlug wynalazku jest wyposazone w wymienniki ciepla, umieszczone w kazdej sekcji, majace postac wiazki rurek, korzystnie poziomych. W wymiennikach tych woda morska jest ogrzewana za pomoca pary powstajacej w poszczególnych sekcjach. Do odprowadzania obojetnego gazu ewentualnie stosowanego w procesie i kierowania go kolejno do nastepnej sekcji, stosuje sie urzadzenia w postaci przewodów z zaworami. Urzadzenia te sluza równiez do laczenia sekcji ze zródlem obnizonego cisnienia. Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie równiez z przewodów doprowadzajacych wode morska, przewodów odprowadzajacych solanke, przewodów od-81 608 3 prowadzajacych odsolona wode i przewodów prowadzacych do zródla obnizonego cisnienia, przy czym cisnienie w urzadzeniu maleje od góry ku dolowi. Skropliny gromadza sie na dnie kazdej sekcji i sa kierowane do nastep¬ nej sekcji, dzieki czemu nie trzeba pomiedzy sekcjami wytwarzac szczelnych zamkniec mechanicznych, lecz wystarcza zamkniecie za pomoca cieczy. Mozna tez stosowac pojedyncze wyparki, osadzone na podporach pierscieniowych, co znacznie upraszcza budowe urzadzenia. Woda morska przeplywa przez wymienniki ciepla nie stykajac sie z kolumna, totez kolumna ta moze byc wykonana ze zwyklej stali weglowej/Kierowanie zasolonej wody do rurek w wyparkach odbywa sie za pomoca tulei rozdzielczych. W urzadzeniach o sredniej lub duzej zdolnosci przerobowej korzystnie stosuje sie co najmniej 15 sekcji umieszczonych w 2 kolumnach. W celu umozliwienia czyszczenia wyparek bez wyjmowania ich z kolumny, odleglosc pomiedzy poszczególnymi wypar¬ kami powinna wynosic okolo 2 m. W urzadzeniach o mniejszej zdolnosci przerobowej, majacych nie wiecej niz 10-12 sekcji w jednej kolumnie, moze byc korzystnym wyjmowac wyparki przy oczyszczaniu.Przyklad urzadzenia wedlug wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 2 przedstawia urzadzenie w przekroju pionowym, a fig. 3 w przekroju poziomym. Kolumna 1 ma dwa przewody 2 doprowa¬ dzajace wode morska, ogrzewana za pomoca wymienników ciepla 3. Woda morska jest doprowadzana do zbior¬ ników 4, a nastepnie prze? przelewy 6 splywa do pionowych wiazek rurek 8, z których w celu uproszczenia na fig. 2 uwidoczniono tylko po jednej rurce. Zbiorniki 4 sa wyposazone w otwory 7 do odprowadzania pary, przy czym w otworach tych sa umieszczone urzadzenia do usuwania mgly. Z kazdego stopnia skropl i ny, to jest destylowana wode, odprowadza sie przewodami 9 do nastepnej sekcji i przewodem 11 odprowadza sie ja z urza¬ dzenia, zas solanka odplywa z urzadzenia przewodem 10. Do pierwszego dzialu doprowadza sie przewodem 5 pare wodna, a do przeprowadzania ewentualnie stosowanego gazu obojetnego z jednej sekcji do drugiej oraz do polaczenia sekcji ze zródlem zmniejszonego cisnienia sluza przewody 12 z zaworami. Centralny przewód 13 laczy urzadzenie ze zródlem obnizonego cisnienia.Woda morska doprowadzona przewodami 2 wplywa do pierwszych zbiorników 4 i nastepnie przez przelew 6 do rurek 8 wyparki pracujacych pod zmniejszonym cisnieniem i ogrzewanych od zewnatrz zywa para dopro¬ wadzana przewodem 5. W wymienniku ciepla 3 w pierwszym dziale czynnikiem grzejnym jest zywa para, ogrze¬ wajaca morska wode. Wewnatrz rurek woda morska czesciowo odparowuje i utworzona mieszanina pary i wody splywa do nizej polozonego dzialu, w którym para oddziela sie od wody i ulatuje przez otwory z urzadzeniami do usuwania mgly, zas woda splywa przez przelew do rurek nizej polozonej wyparki, równiez pracujacej pod obnizonym cisnieniem i proces ten zachodzi dalej jak wyzej opisano. Para ulega równiez skraplaniu sie na zewnatrz rurek 8 i na zewnatrz przewodów wymiennika ciepla 3. W najnizej polozonym dziale nie ma wiazki rurek do odparowywania i ciecz odprowadza sie z tego dzialu jako solanke, zas opary skrapla sie za pomoca wymiennika ciepla 14 zasilanego woda morska. Gaz obojetny, ewentualnie stosowany, odprowadza sie prze¬ wodem 13 prowadzacym do zródla obnizonego cisnienia.Na fig. 3 uwidoczniono przekrój poziomy kolumny, przy czym widac tu dwie wiazki rurek 8 i wymiennik ciepla 3.Urzadzenie wedlug wynalazku jest znacznie prostsze w budowie i eksploatacji od znanych urzadzen, przy czym wielkosc jego jest znacznie mniejsza od znanych urzadzen lezacych, majacych podobna zdolnosc przero¬ bowa. Poszczególne sekcje urzadzenia wedlug wynalazku moga byc oddzielnie prefabrykowane i nastepnie mon¬ towane na miejscu, co znacznie zmniejsza koszty montazu i ulatwia sam montaz. PL PL PL

Claims (6)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do odsalania wody morskiej, znamienne tym, ze ma postac kolumny podzielonej na poje¬ dyncze dzialy czyli sekcje, z których kazda sklada sie z dwóch warstewkowych wyparek majacych pionowe Wiazki rurek (8), korzystnie o przekroju stanowiacym odcinek kola, nie osloniete od zewnatrz i z dwóch zbior¬ ników (4), z których kazdy jest u dolu polaczony z górna czescia wiazki rurek (8) tej samej wyparki, a w ostat¬ niej sekcji, w której nie ma wyparek, zbiorniki te sa polaczone z przewodem (10) do odprowadzania solanki, zas górna czesc kazdego z tych zbiorników (4) jest polaczona zdolna czescia wiazki rurek (8J wyparki w sekcjj polozonej wyzej, zas w pierwszej sekcji do górnej czesci kazdego z tych zbiorników (4) jest przylaczony przewód (2) doprowadzajacy wode morska, przy czym w dnie kazdego zbiornika (4) znajduje sie przelew umozliwiajacy przeplyw solanki ze zbiornika do umieszczonej pod nim sekcji rurek (8) i powodujacy zmniejszanie róznicy cisnienia w tym zbiorniku i w rurkach, a w górnej czesci kazdego zbiornika (4) za wyjatkiem zbiorników w pierw¬ szej sekcji, sa wykonane otwory, zas przy dnie kazdej sekcji znajduje sie co najmniej jeden syfonowy przelew (9), przez który kondensat zebrany na dnie tej sekcji jest odprowadzany do kolejnej, nizej polozonej sekcji, przy czym urzadzenie to jest równiez wyposazone w wymienniki ciepla (3) w postaci wiazek rurek, korzystnie pozio-4 81608 mych sluzacych do ogrzewania wody morskiej za pomoca pary powstajacej w poszczególnych sekcjach i do skraplania pary w ostatniej sekcji, a poza tym w sklad urzadzenia wchodza równiez przewody (2) do doprowa¬ dzania wody morskiej, przewody (10) do odprowadzania solanki, przewody (11) do odprowadzania odsolonej wody, przewody (5) do doprowadzania pary zywej i przewody (12, 13) laczace urzadzenie ze zródlem obnizo¬ nego cisnienia oraz ewentualnie urzadzenia do doprowadzania obojetnego gazu.

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze otwory w górnej czesci zbiorników (4) sa wyposazone w urzadzenia (7) do usuwania mgly.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze urzadzenia (12) do przesylania obojetnego gazu z jed¬ nej sekcji do drugiej skladaja sie z rur z zaworami.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przelew w dnie kazdego ze zbiorników (4) jest wyko¬ nany w postaci przelewu zanurzonego.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przelew w dnie kazdego ze zbiorników (4) jest wyko¬ nany w postaci zaworu.

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze przelew w dnie kazdego ze zbiorników (4) jest wyko¬ nany w postaci zaworu plywakowego.81608 iÓ81608 "*-» FI6. 2 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl PL PL PL