DE102009031246A1

DE102009031246A1 - Ein- oder mehrstufiger kombinierter Verdampfer und Kondensator für kleine Wasserentsalzungs-/-reinigungsmaschine

Info

Publication number: DE102009031246A1
Application number: DE102009031246A
Authority: DE
Inventors: Peter Szynalski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entsalzungsanlage mit einem Verdampfungskörper, mit dem ein salzhaltiges Rohwasser zuführendes Leitungssystem verbunden ist. Der Verdampfungskörper ist mit Unterdruck beaufschlagbar. Das Rohwasser wird nach Durchlaufen des Verdampfungskörpers diesem erneut zugeführt, so dass es sukzessive verdampft wird. Zur Verbesserung der Energiebilanz der Entsalzungsanlage ist vorgesehen, eine kompakte Anordnung von Verdampfer und Kondensator als Entsalzungsreaktor zu bilden und diesen mittels einer Wärmepumpe (HP) zu verbinden, die Verdampfer und Kondensator der Anordnung integriert. Dabei sind entsprechende Wärmetauscher der Wärmepumpe (HP) auf der Seite des Verdampfers und auf der Seite des Kondensators zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer und/oder Kondensator für eine Entsalzungsmaschine.
Es ist bekannt Wasserreinigungs- oder Meerwasserentsalzungsanlagen beispielsweise mit der Verfahrensanordnung Multi Stage Flash (MSF) zu betreiben, die auf dem Prinzip der Vakuumverdampfung beruhen: Um die benötigte Energie effizient zu nutzen, werden kommerzielle Entsalzungsverfahren so entwickelt, dass der Destillationsprozess in mehreren Stufen wiederholt wird. Sukzessive wird von Stufe zu Stufe das Druck- und Temperaturniveau gesenkt.
Das einströmende Salzwasser (Saline Feedwater) wird nach einer geringen chemischen Behandlung zur Ablagerungsvermeidung, progressiv in der Vorwärmstrecke (Rohrbündel-Wärmetauscher) aufgewärmt und erreicht den Enderhitzer (Brine Heater). Innerhalb des Enderhitzers wird das Wasser mit Hilfe von Wärmeenergie (normalerweise Wasserdampf) auf ca. 120°C erhitzt.
Das erhitzte Wasser wird nun in die erste Verdampfungsstufe weitergeleitet, deren Umgebungsdruck verringert ist, dass ein Teil des Wassers blitzartig verdampft (Flashing). An dem Rohrbündel-Wärmetauscher kondensiert der Wasserdampf und erhitzt zusätzlich das gegenströmende Salzwasser. Das so erhaltene Destillat wird aufgefangen und separat abgeleitet. Die verbleibende Sole (Brine) wir weiter in den folgenden Kessel gepumpt, bei dem derselbe Prozess auf niedrigerem Druck- und Temperaturniveau erneut stattfindet.
Für die Konzeption von Wasserentsalzungsanlagen ist etwa zu beachten:

1. Entsalzung/Reinigung des Wassers zu größtmöglichem Reinheitszustand
2. Energieverbrauch auf kleinstmöglichem Level
3. Verwendung eines bewährten Verfahrens
4. Dimensionierungsmöglichkeit für mittleren Verbrauch
5. Herstellmöglichkeit mittels frei zugänglicher Technologie
6. Verfahrensverbesserung durch neue Technologien

Für thermische Verfahren spricht etwa, dass sich ein Restsalzgehalt von < 50 ppm erreichen lässt, dass sie eine erprobte Technologie darstellen, dass die erforderlichen Dimensionierungsverfahren ausgereift ist und dass eine große Erfahrung bei der notwendigen Metallverarbeitung vorliegt.
Durch den Einsatz neuer Techniken wird weiterhin zur Verfahrensverbesserung eine Auswahl bestimmt. Dabei ist die in den letzten Jahren eingeführte Technik der Blockheizkraftwerke und Wärmepumpen ausschlaggebend für die Auswahl des MSF-Verfahrens als Basis einer neuen Entsalzungs-Konzeption.
Aus der WO 2006/029603 A1 ist eine Mehrwasserentsalzungsanlage bekannt. Diese Meerwasserentsalzungsanlage ist mit einer Kaskade von Verdampfungskörpern versehen, die durch ein salzhaltiges Meerwasser zuführendes Leitungssystem verbunden sind. Jede Kaskade ist mit Unterdruck beaufschlagbar. Das Meerwasser wird nach Durchlaufen der Kaskaden den Verdampfungskörpern zugeführt, so dass es sukzessive verdampft wird. Zur Verbesserung der Energiebilanz der Anlage ist vorgesehen, eine Anordnung von Wärmetauschern wenigstens in der Zufuhrleitung des Meerwassers anzuordnen und eine Wärmepumpe mit einem oder mehreren der Wärmetauscher zu verbinden.
Die Anlage ist für die Bearbeitung von großen Wassermengen geeignet und für kleine Mengen zu aufwändig. Weiterhin wird die eingesetzte Wärmeenergie nicht optimal eingesetzt.
Die Aufgabenstellung für die Erfindung ergibt sich aus der Verbesserung der bekannten Verfahren zur Trinkwassergewinnung aus Meerwasser (Meerwasserentsalzung) insbesondere in energetischer Hinsicht und der Schaffung einer kostengünstigen und effizient zu betreibenden Anlage.
Die Lösung dieser Aufgabe gestaltet sich nach den Merkmalen des Patentanspruches 1.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen genannt.
Die weiteren Ausführungen beschreiben eine kompakte Anlage mit Flash-Technik zur Entsalzung. Die Entsalzungsanlage weist einen kompakten integrierten Verdampfer und Kondensator auf und ist mit einer integrierten Wärmepumpe zur Gewinnung der notwendigen thermischen Energie zum Betrieb des Flash-Verdampfers versehen. Außerdem sind die notwendigen Pumpen und Kontrolleinrichtungen gezeigt.
Die Anlage kann somit bis auf die Bereitstellung von elektrischem Strom autark betrieben werden. Eine Unterstützung oder auch vollständiger Betrieb durch solare Energien ist möglich. Durch geeignete Dimensionierung ist eine Abgabe von elektrischer Energie denkbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zeichnerischen Darstellungen beispielhaft dargestellt.
Darin zeigen
1 eine Schema zur Verdampfung und Kondensation,
2 eine erweiterte Ausführung in schematischer Darstellung auf der Basis von 1,
3 eine erweiterte Ausführung in schematischer Darstellung auf der Basis von 2,
4 eine kompakte Anordnung einer Reaktorranordnung für eine Entsalzungsvorrichtung,
5 einen Schnitt durch die Einrichtung nach 4,
6 eine schematische Darstellung einer einstufig ausgeführten und erfindungsgemäß konfigurierten Entsalzungs- bzw. Wasserreinigungsanlage,
7 eine schematische Darstellung einer konventionell mehrstufig ausgeführten Anlage mit gemeinsamer Kühlung und Heizung,
8 eine schematische Darstellung einer einstufig ausgeführten Anlage mit gemeinsamer Kühlung und Heizung,
9 eine schematische Darstellung einer mehrstufig ausgeführten Anlage mit getrenntem Kühlkreislauf und gemeinsamer Kühlung und Heizung und
10 eine schematische Darstellung einer mehrstufig ausgeführten Anlage mit getrenntem Kühlkreislauf und stufenweise ausgeführter Kühlung und Heizung.
Die erfindungsgemäße Anlage basiert auf der Methode der Verdampfung, um eine möglichst rückstandsfreie Entsalzung zu ermöglichen. Als grundsätzliches Verfahren wird die Entspannungs- oder Flash-Technologie verwendet:
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll folgenden Kriterien genügen:

1. Menge an Reinwasser bis ca. 300 l/h einstufig oder bis ca. 3000 l/h bei mehrstufiger Bauart erzeugbar
2. Heizung und/oder Kühlung regenerativ mit Wärmepumpe (Energieersparnis)
3. Keine Kühlwasserverluste an Umwelt
4. Es soll keine Frischwasserkühlung erforderlich sein, d. h. eine Bindung an Standorte mit großer Wassermenge soll entfallen
5. Belastungsarmer Betrieb für niedrige Wartungskosten
6. kompaktes und innovatives Design zur kostengünstigen Fertigung
7. Niedertemperaturdesign zur Vermeidung von Wärmeverlusten und Korrosion

In 1 ist ein prinzipieller Entsalzungsprozess beschrieben. Hierbei wird in einem Verdampfer V salziges oder verunreinigtes Wasser durch Erhitzung, d. h. mit Energieeinsatz + TV und dabei gleichzeitig durch den Verbrauch der Verdampfungsenergie mit Energieverlust in Dampf umgewandelt. Im Kondensator K wird der Dampf wieder kondensiert und dabei wird ein Teil der Energie – TV so weit wie möglich zurückgewonnen.
In 2 ist darauf aufbauend ein vollständiger Kreislauf für die Verdampfung von zu reinigendem Wasser dargestellt. Wie in 1 ist das Prinzip von Verdampfung im Verdampfer V und Kondensation im Kondensator K verwirklicht. Dabei ist dem Wasser durch die Verdampfung Energie entzogen worden, so dass der kältere Dampf zur erneuten Kondensation noch weiter herunter gekühlt werden muss. Daher wird nun zusätzlich dem Dampf vor dem Kondensator K Energie durch Frischwasserkühlung im Kühler WK entzogen werden, um die erforderliche Kondensation überhaupt zu ermöglichen. Dabei ergibt sich dann ein Energieverlust –Q_d, der nach außen an die Umwelt verloren geht. Im Kondensator K wird die Verdampfungsenergie Q_d vollständig wieder gewonnen wobei die bauartbedingten Energieverluste Q_v in dem Wärmetauscher als unvermeidbar anfallen.
Das zu reinigende Wasser muss dann also vor dem Verdampfer V durch eine Energiezufuhr im Umfang von +Qd + Qv mit Hilfe des Heizerwärmetauschers WH noch zusätzlich erhitzt werden, um die zuvor angefallenen Kühlungsverluste –Q_d und auch die bauartbedingten Energieverluste –Q_v auszugleichen und im stationären Dauerbetrieb die zusätzlich erforderliche Verdampfungsenergie bereitzustellen.

Dabei ergeben sich die folgenden Bestandteile einer Energiebilanz für das so betrachtete System:

–Q_d	→ Energieverminderung durch Verdampfung (Temperaturabsenkung)
+Q_d	→ Energierückgewinnung durch Kondensation
–Q_d	→ Energieverlust nach außen durch Rückkühlung des Dampfes mit Kühlwasser
–Q_v	→ bauartbedingter Energieverlust durch Abstrahlung etc.

In Summierung ergibt sich, dass die Energiemenge:

+Q_d + Q_v → zum Betrieb der Entsalzungsanlage zur Aufrechterhaltung des laufenden Betriebes zugeführt werden muss.
In 3 ist das erfindungsgemäße Prinzip des Wärmetransportes für die Verdampfung und Kondensation in einer kompakt aufgebauten Entsalzungsanlage gezeigt.
Wie in 1 und 2 ist ein Verdampfer V und ein Kondensator K vorgesehen. Der Heizwärmetauscher WH und der Kühlwärmetauscher WK sind nun mit dem Verdampfer V bzw. dem Kondensator K in Reihe geschaltet. Weiterhin ist zum Transfer der Kühlungsverluste auf die Heizungsseite ein thermodynamisches Verfahren unter Einbeziehung einer Wärmepumpe vorgesehen, damit die unerwünschten Energieverluste an die Umgebung vermieden werden.
Durch den Energietransfer mittels Phasenübergängen eines Gases innerhalb der Wärmepumpe kann eine Trennung der Kühlungs- und Heizungsmedien bzw. der Kühlungs- und Heizungsmassenströme erfolgen. Es erfolgt also eine Tren nung des Produktwasserkreislaufs vom Kühlkreislauf. Auf diese Weise wird eine Durchströmung der engen Wärmetauscherrohre des Kondensators mit Rohwasser bzw. Salzwasser vermieden. Stattdessen werden in diesem Bereich lediglich Medien geführt, die wenig oder nicht als Korrosion verursachend anzusehen sind. Dadurch kann der Einsatz des Gesamtgerätes vereinfacht werden und die Lebensdauer erhöht werden.
Energie ist nur zum Wärmetransfer innerhalb einer Wärmepumpe notwendig, mittels derer die Wärme vom Kondensator zum Verdampfer transferiert wird. Der Einsatz der zusätzlichen Heizung erfolgt dabei mittels der Wärmepumpe durch Anhebung der Temperaturdifferenz bei der Wärmeübertragung. Die Energieversorgung kann hierbei in Form von elektrischem Strom aus verschiedensten Quellen erfolgen.
Auch hier wieder eine Energiebilanz:
Auf der Seite des Verdampfers V:

–Q_d Energieverminderung durch Verdampfung

+Q_d Energiezufuhr zum Heizen

Auf der Seite des Kondensators K:

+(Q_d – Q_v) Energierückgewinnung durch die Kondensation aber vermindert um Verluste

–(Q_d – Q_v) Energieaufnahme im Kühler

Energietransfer in der Wärmepumpe von der Kühlung zur Heizung (Qd – Qv)·1,2 > Qd Notwendige elektrische Energie Zuführung für stationären Dauerbetrieb (Qd – Qv)/Wärmepumpenfaktormuss zugeführt werden zum laufenden Betrieb
In Weiterbildung der Erfindung werden Verdampfer und Kondensator zu einem Bauteil mit konzentrischem Aufbau zusammengelegt und damit sehr kompakt ausgeführt.
In 4 ist eine kompakte Anordnung eines Entsalzungsreaktors ES dargestellt. Der Entsalzungsreaktor ES enthält einen Verdampfungsraum VR, in den eine Soleleitung BL mündet. Die Soleleitung BL speist so einen der Wasserverdampfung dienenden Verdampfungsvorrat VC. Dem Verdampfungsraum VR ist ein Unterdruckraum UR zugeordnet, der die Verdampfung des Wassers bei niedriger Temperatur ermöglicht. In diesem Unterdruckraum UR ist wiederum ringförmig ein Rohrbündelwärmetauscher RWT als Kondensator angeordnet. Die Rohrbündel münden in einen Reinwasserraum RR, in den das kondensierte Reinwasser abgeführt wird. Aus dem Reinwasserraum RR wird das gereinigte Reinwasser über die Reinwasserleitung DA abgezogen.
Der Rohrbündelwärmetauscher RWT befindet sich in einem Ringraum, der von Kühlmittel durchströmt wird und dazu mit einer Kühlmittelleitung KL verbunden ist. Hier wird die Kondensation des Dampfes bewirkt. Damit bildet der Rohrbündelwärmetauscher RWT zusammen mit dem Ringraum den Kondensator K.
In 5 ist ein Querschnitt durch die Anordnung des Entsalzungsreaktors ES nach 4 dargestellt. Damit wird die kompakte ringförmige Anordnung des Verdampfungsraumes VR, der als Verdampfer V wirkt, und des Kondensators K mit dem Rohrbündelwärmetauscher RWT besonders gut deutlich. Hier ist die optimierte Ausführung in kreisringförmiger Anordnung dargestellt. Es sind je nach Gegebenheiten auch rechteckige oder elliptische Querschnitte denkbar, wobei auf die Merkmale der Oberflächengrößen für Energieverluste besonders geachtet werden sollte. Unter dieser Betrachtungsweise ergibt sich für den dargestellten kreisringförmigen Fall eine optimale Bewertung.
Die Kühlmittelleitung KL kann unterschiedlich und den Strömungsverhältnissen sowie dem Wärmeübergang optimal angepasst angeordnet sein.
Die gezeigte kompakte Einrichtung eines Entsalzungsreaktors ES kann nun in einer kompletten Entsalzungsanlage eingesetzt werden, wobei eine Wärmepumpe zum Wärmetransport zwischen dem Kondensator K und dem Verdampfer V angeordnet ist.
In 6 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung prinzipiell in einer einstufigen Entsalzungsanlage dargestellt.
Für die Beschreibung werden folgende Begriffe verwendet:

a) Rohwasser ist das aus der Umwelt entnommene zu reinigende Salzwasser oder Meerwasser
b) Reinwasser ist das aus der Entsalzungsanlage entnommene und ggf. schon als Trinkwasser verwendbare gereinigte Wasser
c) Restwasser oder Sole ist das in der Entsalzungsanlage umlaufende oder aus der Entsalzungsanlage abgezogene teilverdampfte Wasser mit erhöhtem Verschmutzungs- bzw. Salzanteil

Der Entsalzungsreaktor ES enthält einen Verdampfungsraum VR, in den eine Soleleitung BL mündet. Die Soleleitung BL speist so einen der Wasserverdampfung dienenden Verdampfungsvorrat VC. Dem Verdampfungsraum VR ist ein Unterdruckraum UR zugeordnet, der die Verdampfung des Wassers bei niedriger Temperatur ermöglicht. In diesem Unterdruckraum UR ist wiederum ringförmig ein Rohrbündelwärmetauscher RWT angeordnet ist. Die Rohrbündel münden in einen Reinwasserraum RR. Aus dem Reinwasserraum RR wird das gereinigte Wasser über die Reinwasserleitung DA mittels einer Reinwasserpumpe DP abgezogen.
Die Sole bzw. das Rohwasser wird über eine Rohwasserzuführung BI mittels einer Rohwasserpumpe RP dem System zugeführt. Die Rohwasserleitung oder Soleleitung BL ist dazu mit dem Verdampferraum VR auch im Bereich des Verdampfungsvorrats VC verbunden und zieht dort mittels der Rohwasserpumpe RP die angereicherte Sole ab. Die Rohwasserleitung oder Soleleitung BL ist danach durch einen Wärmetauscher eines Erhitzers EH geführt, der als Teil einer Wärmepumpe HP ausgebildet ist.
Die Wärmepumpe HP weist weiterhin eine Abkühleinrichtung AK auf, der als Verdampfer ausgeführt ist und mittels einer Kühlleitung KL mit dem Rohrbündelwärmetauscher RWT des Entsalzungsreaktors ES verbunden ist. Die Kühlleitung KL führt dazu ein Kühlmedium, das mittels einer Kühlmittelpumpe CP zwischen dem Rohrbündelwärmetauscher RWT und der Abkühleinrichtung AK umgewälzt wird.
Aus der Abkühleinrichtung AK wird die gewonnene Wärmeenergie mittels eines Verdichters der Wärmepumpe HP in den Erhitzer EH übertragen. Im Erhitzer EH wird mittels der anfallenden Wärmeenergie wiederum die zugeführte Sole bzw. das Rohwasser aufgeheizt, um es dem Verdampferraum VR zuzuführen, wo es erneut mittels Unterdruck zum Verdampfen gebracht wird.
Damit kann mittels der Wärmepumpe HP die für die Abkühlung bzw. die Kondensation des im Entsalzungsreaktor ES gewonnenen Reindampfes zu Reinwasser abzuführende Wärme direkt für die Erhitzung des Rohwassers bzw. der Sole genutzt werden.
Notwendig für die erfindungsgemäße Ausführung ist die Vermeidung der Durchströmung des Kondensators (hier Rohrbündelwärmetauscher RWT) mit salzhaltigem Kühlwasser. Bei konventionellem Betrieb von Verdampfungsanlagen ist die Durchströmung des Kondensators mit dem Rohwasser zur Abkühlung des Dampfes und Regeneration der Verdampfungsenergie notwendig. Dies führt zur Gefahr von Ablagerungen und Korrosion in den Wärmetauscherrohren.
In der erfindungsgemäßen Anlage wird der im Verdampfungsraum VR erzeugte Wasserdampf durch die Rohrinnenseite des Kondensators (Rohrbündelwärmetauscher RWT) geführt und durch das umgebende Kühlmedium, das vom Abkühler AK kommt, abgekühlt und kondensiert. Die Rekondensationsenergie wird dabei auf das Kühlmedium übertragen. Durch die Trennung der Kondensatorkühlung vom Salzwasser-/Rohwasser-/Solekreislauf kann mit nicht belastenden Kühlflüssigkeiten (Wasser, Öl, usw.) gearbeitet werden.
Verdampferraum VR und Kondensator (Rohrbündelwärmetauscher RWT) werden zu einem Bauteil als Entsalzungsreaktor mit konzentrischem Aufbau zusammengelegt und damit sehr kompakt ausgeführt.
Zur an die zu gewinnende Wassermenge und die umweltbedingten Temperaturverhältnisse angepassten Steuerung ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen. Diese ist mit den Pumpen RP, CP, DP und den zugehörigen Ventilen sowie der Wärmepumpe HP gekoppelt. In die genannte Steuerungseinrichtung integriert sind die notwendigen Messmittel zur Erfassung von Temperaturen, Volumenströmen und ggf. auch der Wasserzusammensetzung.
Zur Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann anstatt des Rohrbündelwärmetauschers RWT kann auch eine andere Bauart von Wärmetauschern gewählt werden.
Weiterhin kann zur Vermeidung von zu großen Wärmeverluste, die zusätzliche Energiezufuhr erforderlich machen würden, zwischen dem Verdampfer V in Form des Verdampfungsraumes VR und dem den Kondensator K bildenden Rohrbündelwärmetauscher RWT eine Wärmedämmung vorgesehen werden. Hierbei kann die Wandung des Verdampfungsraumes VR im Bereich zum Kon densator K hin aus Materialien ausgeführt sein, die eine geringe Wärmeleitung aufweisen. Ebenso kann in diesem Bereich eine zusätzliche Schicht zur Wärmedämmung vorgesehen sein.
In den 7 bis 10 sind weitere alternative Ausführungsformen von Entsalzungsanlagen mit einer Wärmebehandlung durch Wärmepumpen HP dargestellt. In diesen schematischen Darstellungen sind jeweils die Verdampfer der Entsalzungsreaktoren ES als EV und die Kondensatoren der Entsalzungsreaktoren als CON bezeichnet.
7 zeigt eine dabei Anordnung einer konventionell mehrstufig ausgeführten Anlage mit einer gemeinsamen Kühlung des Reindampfes und der Heizung der Sole, wobei hier sowohl die Kühlung des Reindampfes als auch die Heizung der Sole für die Entsalzungsreaktoren ES über Wärmetauscher jeweils mit einer Außenverbindung des Systems betrieben werden. Die Verdampfer EV und die Kondensatoren CON sind jeweils in Kaskaden in Reihe geschaltet, so dass die Sole in mehreren Stufen verdampft und das Reinwasser in mehreren Stufen kondensiert werden kann. Die Durchströmungsrichtung von Sole und Reindampf bzw. Reinwasser ist dabei gegenläufig, wie dies an den Fließpfeilen der Rohrverbindungen zwischen den Entsalzungsreaktoren ES dargestellt ist.
In den 8 bis 10 sind weitere Ausführungsformen der Wärmebehandlung in einer Entsalzungsanlage nach dem Prinzip von 3 bzw. 6 dargestellt, wobei hier die Kühlung des Reindampfes und die Heizung der Sole für die Entsalzungsreaktoren ES erfindungsgemäß entsprechend 3 bzw. 6 über die Wärmepumpe ES miteinander gekoppelt sind.
Dabei zeigt die 8 eine Anordnung einer einstufig ausgeführten Anlage eines Entsalzungsreaktors ES mit gemeinsamer Kühlung und Heizung.
In den 9 und 10 sind mehrstufige Systeme dargestellt. Auch hier sind, wie in 7 gezeigt, die Verdampfer EV und die Kondensatoren CON jeweils als Kaskaden in Reihe geschaltet. Die Sole wird also in mehreren Stufen verdampft und das Reinwasser in mehreren Stufen kondensiert. Die Durchströmungsrichtung von Sole und Reindampf bzw. Reinwasser ist auch hier gegenläufig, wie dies an den Fließpfeilen der Rohrverbindungen zwischen den Entsalzungsreaktoren ES dargestellt ist.
9 zeigt hierzu eine Anordnung einer mehrstufig ausgeführten Anlage mit getrenntem Kühlkreislauf und gemeinsamer Kühlung und Heizung mittels einer Wärmepumpe HP für alle Entsalzungsreaktoren ES.
Schließlich zeigt 10 noch eine Anordnung einer mehrstufig ausgeführten Anlage mit getrenntem Kühlkreislauf und stufenweise ausgeführter Kühlung und Heizung mittels je einer Wärmepumpe HP für jeden einzelnen der Entsalzungsreaktoren ES.
Als wesentliche Vorteile der oben dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form des kompakten Entsalzungsreaktors ES und dessen Verbindung mit einer Wärmepumpe HP sind zu nennen:

1. Vermeidung von Korrosion und Ablagerungen förderndem Salzwasser im engrohrigen Kondensator, damit minimale Wartung zur Sicherung der thermodynamischen Eigenschaften und der Lebensdauer des Kondensators.
2. Verbesserte Steuerungsmöglichkeiten für die Energieregeneration in dem Kondensator und damit der technischen Wirkung des Gesamtsystems.
3. Verringerung der Wärmeverluste durch Verkleinerungen der Oberfläche im Gegensatz zu Systemen mit getrenntem Verdampfer und Kondensator.
4. Kompaktes Bauelement mit vereinfachten und kostengünstigen Herstellungsmöglichkeiten
5. Hochwertige Werkstoffe in korrosionsgeschützter Ausführung sind nicht in allen Anlagenteilen notwendig.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/029603 A1 [0008]

Claims

Entsalzungsanlage mit einem Verdampfungskörper, einer diesen salzhaltiges Rohwasser zuführendes Leitungssystem, wobei dem Verdampfungskörper eine Heizung zugeordnet ist, wobei restliches Rohwasser dem Verdampfungskörper nach dessen Durchlaufen erneut zugeführt wird, so dass das Rohwasser sukzessive verdampft wird, wobei der Dampf in einem Kondensator zur Reinwasser kondensiert wird und ein aus einem dem Kondensator zugeordneten Reinwasserraum Reinwasser entnehmendes zweites Leitungssystem, gekennzeichnet durch eine Anordnung wenigstens eines Wärmetauschers (WH) in der Zufuhrleitung des Rohwassers zum Verdampfungskörper (V) und eines wenigstens eines weiteren Wärmetauschers (WK, RWT) in Verbindung mit dem Kondensator (K) und einer Wärmepumpe (HP), die mit den Wärmetauschern (WH, WK, RWT) verbunden ist.
Entsalzungsanlage mit einem Verdampfungskörper, einer diesen salzhaltiges Rohwasser zuführendes Leitungssystem, wobei der Verdampfungskörper mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist und/oder eine Heizung beinhaltet, wobei das Rohwasser dem Verdampfungskörper nach dessen Durchlaufen erneut zugeführt wird, so dass das Rohwasser sukzessive verdampft wird, und ein dem Verdampfungskörper Reinwasser entnehmendes zweites Leitungssystem, gekennzeichnet durch eine Anordnung wenigstens eines Wärmetauschers (WH) in der Zufuhrleitung des Rohwassers zum Verdampfungskörper (V) und eines wenigstens eines weiteren Wärmetauschers (WK, RWT) im Kondensationsbereich (K) mit einer Wärmepumpe (HP) gekoppelt ist, die mit einem oder mehreren der Wärmetauscher (WK, WH, RWT) verbunden ist.
Entsalzungsanlage mit einem Verdampfungskörper, einer diesem salzhaltiges Rohwasser zuführendes Leitungssystem, wobei der Verdampfungskörper mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist und/oder eine Heizung beinhaltet, wobei das Rohwasser nach Durchlaufen dem Verdampfungskörper erneut zugeführt wird, so dass das Rohwasser sukzessive verdampft wird, und ein dem Verdampfungskörper Reinwasser entnehmendes zweites Leitungssystem, gekennzeichnet durch die Anordnung von Wärmetauschern (WK, RWT) im Bereich der Kondensation von Dampf zu Reinwasser und deren Verbindung mit einer Wärmepumpe (HP), die mit einem oder mehreren Wärmetauschern (WH) im Bereich der Zufuhr von noch unerhitztem oder teilerhitztem Rohwasser gekoppelt ist.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (HP) einen Wärmetauscher (WK, RWT) im Bereich der Kondensation von Dampf zu Reinwasser mit einem Wärmetauscher (WH) im Bereich der Zufuhr von teilerhitztem oder noch unerhitztem Rohwasser koppelt.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (WK) im Bereich der Kondensation des Dampfes zu Reinwasser mit einer Einrichtung zur Verdampfung des Rohwassers gekoppelt ist.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (WK) im Bereich des Kondensators (K) zur Kondensation des Dampfes zu Reinwasser mit dem Verdampfer (V) zur Ver dampfung des Rohwassers eine Baueinheit bildet.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (WK) als Bestandteil der Baueinheit aus Verdampfer (V) und Kondensator (K) ausgebildet ist und dass der Wärmetauscher (WK) mit der Wärmepumpe (HP) gekoppelt ist.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (WK) als Verdampfer der Wärmepumpe (HP) ausgebildet ist.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit aus dem Kondensator (K) und dem Verdampfer (V) als Entsalzungsreaktor (ES) ausgebildet ist.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kondensator (K) verwendeten Bauelemente einen im wesentlichen ringförmigen Außenbereich und die als Verdampfer (V) verwendeten Bauelemente einen im wesentlichen zylindrischen Innenbereich, wie als Verdampfungsraum (VR), in dem Entsalzungsreaktor (ES) einnehmen, wobei in dem Verdampfungsraum (VR) eine Zuführleitung von Rohwasser und eine Abführungsleitung für teilverdampftes Rohwasser münden.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verdampfungsraum (VR) eine Zuführleitung von Rohwasser und eine Abführungsleitung für teilverdampftes Rohwasser münden.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kondensator (K) verwendeten Bauelemente als Rohrbündelwärmetauscher (RWT) ausgebildet sind, der endseitig auf der Dampfseite in einem Unterdruckraum (UR) und endseitig auf der Kondensatseite in einem Reinwasserraum (RR) mündet.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kondensator (K) im Außenbereich und dem Verdampfer (V) im Innenbereich des Entsalzungsreaktors (ES) die Wärmeleitung unterbindende oder begrenzende Bauelemente eingesetzt sind.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (WT) im Bereich der Zufuhr des weitgehend erhitzten Rohwassers mit einem Wärmeerzeuger gekoppelt ist.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe mittels elektrischer Energie betrieben wird.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmetauscher (WK) ein hocheffizienter Rohrbündelwärmetauscher mit Wärme übertragendem Medium verwendet wird.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Entsalzungsreaktoren (ES) als Kaskade geschaltet sind, wobei Reinwasser am Ende einer Kaskade von Kondensatoren (K, CON) von Entsalzungsreaktoren (ES) entnehmbar und Rohwasser auf der gleichen Seite der Kaskade zu Verdampfern (V, EV) von Entsalzungsreaktoren (ES) zuführbar ist, so dass die Fliessrichtung des Reinwassers der Fliessrich tung des Rohwassers in der Kaskade der Entsalzungsreaktoren (ES) entgegengerichtet ist.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (HP) einen oder mehrere Wärmetauscher im Bereich der Entnahme des noch warmen Reinwassers am Ende einer Kaskade von Entsalzungsreaktoren (ES) mit einem oder mehreren Wärmetauschern im Bereich der Zufuhr von Rohwasser zu der Kaskade von Entsalzungsreaktoren (ES) koppelt.
Entsalzungsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Wärmepumpe (HP) für eine Kaskadenstufe eines Entsalzungsreaktors (ES) vorgesehen ist, wobei die oder jede Wärmepumpe (HP) einen oder mehrere Wärmetauscher im Bereich der Entnahme des noch warmen Reinwassers mit einem Wärmetauscher im Bereich der Zufuhr von schon unerhitztem oder teilerhitztem Rohwasser der gleichen Kaskadenstufe koppelt.