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Dokumentenidentifikation DE3501505A1 24.07.1986
Titel Vorrichtung zum Aufbereiten von Meer- oder Brackwasser durch Verdampfen des Rohwassers auf erwärmten Oberflächen und anschließender Kondensation des aufgefangenen Brüdens
Anmelder Ebenhan, Wolfgang, 3050 Wunstorf, DE
Erfinder Ebenhan, Wolfgang, 3050 Wunstorf, DE
DE-Anmeldedatum 18.01.1985
DE-Aktenzeichen 3501505
Offenlegungstag 24.07.1986
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.07.1986
IPC-Hauptklasse C02F 1/12
IPC-Nebenklasse B01D 1/00   B01D 3/00   

Beschreibung[de]

Vorrichtung zur Meerwasseraufbereitung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Meer- oder Brackwasser durch Verdampfen des Rohwassers auf erwärmten Oberflächen und anschließende Kondensation des aufgefangenen Brüdens.

Anlagen zur Meerwasserentsalzung sind in unterschiedlichen Konstruktionen allgemein bekannt. Bei praktisch allen wird das der Anlage zugeführte Rohwasser nicht vollständig, sondern nur zum geringen Teil zur Gewinnung von Frischwasser verdampft und dann als leicht eingedicktes Rohwasser wieder zurückgeführt. Dadurch ist die ständige Umwälzung eines Vielfachen der gewonnenen Frischwassermenge erforderlich. Derartige Anlagen sind beispielsweise in den Druckschriften DE-AS 1 052 950, DE-AS 1 200 218, DE-AS 15 17 492 sowie DE-OS 28 29 903 beschrieben. Da aber auch bei Rückführung des leicht eingedickten Rohwassers Verkrustungen in den Anlagen nicht zu vermeiden sind, müssen sie in verhältnismäßig geringen Abständen zur Entfernung der Verkrustungen außer Betrieb gesetzt werden.

Danach liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Rohwasseraufbereitung zur Verfügung zu stellen, bei der das Wasser vollständig verdampft und eine kontinuierliche Beseitigung der anfallenden Salzablagerungen vorgenommen wird. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche sich dadurch auszeichnet, daß ein mit einer Anzahl gleichmäßig auf seine Länge verteilter Verdunstungskörper besetztes Förderband von einem Tunnelofen und einer daran vorzugsweise unmittelbar anschließenden, mit einer Sprühanlage für das Rohwasser versehenen Brüdensammelhaube überdeckt wird, die Brüdensammelhaube über eine Brüdenleitung mit einem Kondensator verbunden ist, von welchem eine Kondensatleitung zum Verbraucher führt, die Sprühanlage über eine Rohwasserleitung mit Rohwasser versorgt wird, im Bereich des rückwärtigen Bandabschnitts Vorrichtungen zum Ablösen und darunter ein Salzsammler zum Auffangen des an den salzbeladenen Verdunstungskörpern anhaftenden Salzes vorgesehen sind. Das Rohwasser wird dabei vorteilhaft zunächst als Kühlwasser durch den als Kondensator dienenden Wärmetauscher geführt und dabei vorgewärmt, ehe es in der Brüdensammelhaube auf die vorher im Tunnelofen erhitzten Verdunstungskörper aufgesprüht wird. Die oben liegende Fläche des Förderbands kann dabei in einer im wesentlichen horizontalen Ebene liegen, das Band kann aber auch - besonders bei Nutzung der Sonnenenergie - in Förderrichtung ansteigen, wobei dann Tunnelofen und Brüdensammelhaube nur einen Teil des der Sonne zugewandten Bandtrums abdecken; der freibleibende Bandteil liegt dabei in Bandlaufrichtung vor dem Tunnelofen. Dabei soll der Anteil der Band fläche zwischen Umlenkrolle und Antriebstrommel, der vom Tunnelofen und der Brüdenhaube eingenommen wird, zusammen etwa 30% bis höchstens 70% betragen; die Bandoberfläche ist vorzugsweise schwarz.

Bei Verwendung der Vorrichtung in Gegenden mit starker Sonneneinstrahlung kann es vorteilhaft sein, die Bandsteigung kontinuierlich veränderbar zu machen, ggf. die gesamte Vorrichtung auf einen Drehkranz zu stellen und so die Möglichkeit zu schaffen, sie während der Sonneneinstrahlungszeit der Sonne so nachzuführen, daß der günstigste Einfallwinkel ständig erhalten bleibt. Als vorteilhaft erweist sich auch eine wärmedämmende Einkapselung der Vorrichtung, wobei dann aber zweckmäßig Wärmetauscher und Salzsammler außerhalb der Einkapselung bleiben. Der Teil der Abdeckung über dem der Sonneneinstrahlung zugänglichen Teil der Bandfläche sollte dabei jedoch für die Strahlung der Sonne möglichst gut durchlässig sein.

Das der Temperatur des Tunnelofens ausgesetzte Förderband muß wärmebeständig sein. Es kann beispielsweise aus einem Metallband hoher Biegsamkeit, einem Metallgeflecht, einem Geflecht oder Gewebe aus Kohlenstoff- und/oder Aramidfasern, aber auch beispielsweise aus gelenkig miteinander verbundenen gleichlangen Metallplatten bestehn. Im letzteren Fall, aber auch bei Verwendung starrer Verdunstungskörper, haben Umlenkrolle und Antriebstrommel als Querschnitt ein regelmäßiges Polygon, dessen Seitenlänge einer Plattenlänge bzw. bei den biegsamen Bändern einer Verdunstungskörperteilung, d.h., einer Verdunstungskörperlänge zuzüglich eines Abstands zwischen benachbarten Verdunstungskörpern, entspricht.

Die Verdunstungskörper können elastisch verformbar und in ihrem Volumen vorübergehend verkleinerbar sein, indem sie beispielsweise aus einem Gewebe aus Metall-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern gefertigt sind. Sie können auch als in sich nicht verformbare, aus parallelen Platten aus Blechen zusammengesetzte Blöcke ausgebildet sein, die eine große Oberfläche aufweisen. Die Oberflächen sind zweckmäßig mit einer Antihaftbeschichtung, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen (PTFE), versehen. In einer besonderen Weiterbildungsform, beispielsweise für hohe Tunnelofentemperaturen und hohe Durchsätze können die einzelnen einen Verdunstungskörper bildenden Platten flache Hohlkörper sein, deren Hohlräume mit Wasser, Wärmeträgerölen wie beispielsweise "Diphyl", eine Mischung aus Biphenyl und Diphenyläther, oder einem bei den angewandten Ofentemperaturen geschmolzenen Salz wie beispielsweise Nitrit-Nitratgemische gefüllt sind.

Die Beheizung des Tunnelofens kann beliebig sein; sie richtet sich nach dem gewünschten Temperaturniveau, der verfügbaren Energieform und auch der Beschaffenheit der Verdunstungskorper. So können durch Gas, Öl oder elektrisch beheizte Infrarotstrahler Verwendung finden, aber auch die offene Gas- oder Ölflamme. Bei Verwendung poröser verformbarer Verdunstungskörper kann u.U. die Verwendung heißer Luft als Heizmedium zweckmäßig sein, wobei dann aber eine möglichst quer zum Bandlauf gerichtete Zwangsumwälzung erforderlich wird, um die Wärmeverluste und auch die Beeinflussung der benachbarten Brüdenbildung möglichst gering zu halten.

Die Sprühanlage in der Brüdensammelhaube wird vorzugsweise so plaziert, daß die Verdunstungskörper unmittelbar nach dem Einlauf mit Rohwasser besprüht werden. Vorteilhaft wird der Abzug des entstehenden Brüdens durch einen Absaugventilator als aktive Absaugung unterstützt. Die Brüdensammelhaube kann zwar unmittelbar an den Tunnelofen angrenzen, von diesem aber auf jeden Fall durch eine Zwischenwand getrennt sein. Haube und Ofen reichen seitlich über die Bandoberfläche hinaus nach unten und lassen zu dieser seitlich einen möglichst kleinen Spalt. Die Durchtrittsöffnungen für die Verdunstungskörper sollen vorteilhaft möglichst genau an diese angepaßt sein. Für das Betreiben der Vorrichtung ist es wichtig, daß auf die Verdunstungskörper nicht mehr Rohwasser aufgesprüht wird, als beim Durchlauf durch die Brüdensammelhaube verdampfen bzw. verdunsten kann; nur wenn die austretenden Körper bzw. die Ablagerungen auf ihnen trocken sind, lassen sie sich ohne Schwierigkeiten entfernen.

Das Ablösen der an den Verdunstungskörpern haftenden Rückstände kann bei den porösen Ausführungen durch mehrfache sich jeweils rückbildende Verformung und anschließende Rüttelbehandlung, bei den starren Ausführungsformen dadurch, daß sie der Einwirkung von Ultraschall oder einem intensiven Rüttelvorgang unterworfen werden, erfolgen. Das so abgelöste Material wird durch einen entsprechend plazierten Salzsammler aufgefangen. Dieser kann beispielsweise eine einfache Wanne mit zur Austritts- oder Entnahmeöffnung hin abfallendem Boden, aber auch eine Schwingförderrinne oder ein Bandförderer, zweckmäßig mit muldenförmigem Band, sein. Der Salzsammler ist jedoch für die ordnungsgemäße Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht wesentlich.

An Hand der beigegebenen Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben: Das horizontal verlaufende, durch die Antriebstrommel 3 bewegte und die Umlenkrolle 2 umgelenkte Förderband 1 ist auf seiner gesamten Länge mit Verdunstungskörpern 4 besetzt. Sie sind alle von gleicher Ausführung und weisen gleichen Abstand voneinander auf. Der Pfeil 11 gibt die Bandlaufrichtung an.

Die Verdunstungskörper 4 treten zunächst in den Tunnelofen 5 mit dem Heizer oder Strahler 6 ein und werden auf die vorgesehene Temperatur gebracht. Die aufgeheizten Körper 4 wechseln dann in den Bereich der Brüdensammelhaube, wo sie unmittelbar nach dem Eintritt mit Hilfe des Sprühkopfes 8 mit vom Wärmetauscher 13 durch die Leitung 20 kommendem Rohwasser besprüht werden. Seine Dosierung ist so, daß die Verdunstungskörper 4 beim Verlassen der Brüdenhaube 7 trocken sind. Sie sind nun mit Ablagerungen bzw. Meersalz bedeckt und als solche in der Zeichnung mit 4A bezeichnet.

Nach der Umlenkung um die Trommel 3 kommen die beladenen Körper 4A in den Bereich der Vorrichtungen 22, 23 und 24, die hier Ultraschallgeber und/oder Rüttler sind. Das anhaftende Salz löst sich und fällt in den darunter befindlichen Salzsammler 25. Er hat einen zur Entnahmeöffnung 26 hin abfallenden Boden; das Salz kann ggf. durch Rütteln des Bodens zur Öffnung 26 gefördert und ausgeworfen werden.

Der Salzsammler 25 ist strichpunktiert dargestellt. Dies soll darauf hinweisen, daß seine Form beliebig und für die Funktion der Vorrichtung nicht von besonderer Bedeutung ist.

Das mit Hilfe des Sprühkopfes 8 auf die Verdunstungskörper 4 aufgebrachte Wasser verdampft bzw. verdunstet und der entstehende Brüden, ein Wasserdampf-Luft-Gemisch, wird mit Hilfe einer Absaugung 8 aus der Brüdensammelhaube 7 heraus und durch die Brüdenleitung 12 in den Wärmetauscher 13 geführt, wo er durch die Rohrschlange 14 strömt und der Wasserdampfanteil kondensiert.

Als Kühlmedium dient frisches Rohwasser, das (Richtungspfeil 18) durch den Zulauf 17 angeliefert wird. Nach Durchströmen des Kühlwasser raumes 19 wird es durch die Leitung 20 zur Sprühanlage 8 geführt. Der kondensierte Wasserdampf verläßt die Rohrschlange 14 in Richtung 15 durch eine Reinwasserleitung 16; vorher, am Ausgang des Wärmetauschers 13, wurde durch eine übliche, nicht besonders dargestellte Anordnung die mitgeführte Luft vom Kondensat getrennt.

Die Zeichnung hat rein schematischen Charakter und stellt als solche eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar.

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Förderband 2 Umlenkrolle 3 Antriebstrommel, Trommel 4 Verdunstungskörper 4A mit Salz beladener Verdunstungskörper 5 Tunnelofen 6 Strahler, Heizung 7 Brüdensammelhaube, Haube 8 Sprühanlage, Sprühkopf 9 Absaugung, Absaugventilator 10 Förderrichtung 11 Laufrichtung, Bandlaufrichtung 12 Brüdenleitung 13 Wärmetauscher, Kondensator 14 Rohrschlange 15 Fließrichtung 16 Reinwasserleitung, Kondensatleitung 17 Zulauf, Rohwasserzulauf 18 Fließrichtung 19 Kühlwasserraum 20 Leitung, Rohwasserleitung 21 Fließrichtung 22) 23) Ultraschallgeber, Rüttler 24) 25 Salzsammler 26 Austrittsöffnung, Entnahmeöffnung


Anspruch[de]

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Aufbereiten von Meer- oder Brackwasser durch Verdampfen des Rohwassers auf erwärmten Oberflächen und anschließender Kondensation des aufgefangenen Brüdens, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Anzahl gleichmäßig auf seine Länge verteilter gleicher Verdunstungskörper (4, 4A) besetztes Förderband (1) von einem Tunnelofen (5) und einer daran vorzugsweise unmittelbar anschließenden, mit einer Sprühanlage (8) für das Rohwasser versehenen Brüdensammelhaube (7) überdeckt wird, die Brüdensammelhaube (7) über eine Brüdenleitung (12) mit einem Kondensator (13) verbunden ist, von welchem eine Kondensatleitung (16) zum Verbraucher führt, die Sprühanlage (8) über eine Rohwasserleitung (20) mit Rohwasser versorgt wird, im Bereich des rückwärtigen Bandabschnitts Vorrichtungen (22-24) zum Ablösen und darunter ein Salzsammler (25) zum Auffangen des an den salzbeladenen Verdunstungskörpern (4A) anhaftenden Salzes vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohwasser zunächst über einen Zulauf (17) dem als Wärmetauscher dienenden Kondensator (13) als Kühlmittel zugeführt und anschließend über eine Leitung (20) vom Wärmetauscher (13) zur Sprühanlage geführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband mit seiner vom Tunnelofen (5) und der Brüdensammelhaube (7) überdeckten, oben liegenden Transportfläche in einer im wesentlichen horizontalen Ebene verläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von Tunnelofen (5) und Brüdensammelhaube (7) überdeckte Bandfläche in Bandlaufrichtung (11) ansteigt, Tunnelofen ~5) und Brüdensammelhaube (7) zusammen etwa 30% bis maximal 70% der Bandfläche zwischen Umlenkrolle (2) und Antriebstrommel (3) einnehmen und die von ihnen (2, 3) nicht abgedeckte, vorzugsweise schwarze, Bandfläche in Bandlaufrichtung (11) vor dem Tunnelofen (5) liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die obere Bandfläche zur Horizontalen bildet, beliebig und vorzugsweise kontinuierlich veränderbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (1) mit Wärmetauscher (13) und Salzsammler (25) sowie den Abdeck- (5; 7) und Ablöseaggregaten (22-24) auf einem Drehgestell montiert und in Richtung und vorzugsweise Höhe der Sonne nachführbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Vorrichtungsteile, ggf. mit Ausnahme des Wärmetauschers (13) und des Salzsammlers (25) wärmedämmend gekapselt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 in Verbindung mit einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Abdeckung über dem nicht vom Tunnelofen (5) und der Brüdensammelhaube abgedeckten Bandabschnitt für Sonnenstrahlen durchlässig und vorzugsweise durchsichtig ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (1) aus einem Metallgeflecht besteht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (1) aus einem Geflecht aus Kohlenstoff-und/oder Aramidfasern gefertigt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (1) aus gleichlangen, durch Gelenke miteinander verbundenen Metallplatten besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (2) und die Antriebstrommel (3) im Querschnitt als regelmäßige Vielecke ausgebildet sind und die Seitenlänge der Vielecke mit der Länge einer Metallplatte übereinstimmen.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdunstungskörper (4) aus einem vorzugsweise elazwischen Metallgewebe gefertigt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verdunstungskörper (4) aus Metallschwamm bestehn.

15. Vorricht-ung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verdunstungskörper (4) jeweils aus einer Anzahl mit geringem Abstand zwischen sich parallel zueinander angeordneten, in Bandlaufrichtung (11) oder quer dazu ausgerichteten Blech- oder Metallplatten aufgebaut sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatten zur Erhöhung der Wärmekapazität als flache Hohlkörper ausgebildet sind und die Hohlräume mit Wasser, Wärmeträgerölen oder Salzschmelzen gefüllt sind.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung des Tunnelofens (5) Heizkörper (6) vorgesehen sind, die als Infrarotstrahler mit elektrischer oder durch Öl oder Gas erzeugte Wärmeenergie betrieben sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Verdunstungskörper (4) im Tunnelofen (5) durch Gas- oder Ölbrenner erfolgt.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Absaugung (9) am Ausgang der Brüdensammelhaube (7) 20. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mit anhaftendem Salz beladenen Verdunstungskörper (4A) beim Durchlaufen der Vorrichtungen (22-24) zunächst mehrfach deformiert und anschließend durch Rütteln entleert werden.

21. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen mit anhaftendem Salz beladenen Verdunstungskörper (4A) beim Durchlaufen der Ablösevorrichtungen (22-24) einer Ultraschallbestrahlung oder/und einem mechanischen Rüttelvorgang ausgesetzt sind.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Salzsammler (25) ein im wesentlichen über die Länge des Förderbandes (1) reichendes Auffangefäß mit schrägem Boden und einer Austrittsöffnung (26) an seiner tiefsten Stelle ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Salzsammler (25) ein muldenförmiger Schwingförderer oder ein muldenförmiger Bandförderer ist.







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