專(zhuān)利名稱(chēng):從含鹽的原水制造蒸汽的蒸汽動(dòng)力設(shè)備的制作方法
發(fā)明屬于蒸氣動(dòng)力設(shè)備的領(lǐng)域，它用于一種設(shè)備的建造，制用這種設(shè)備可以從含鹽的原水得到蒸氣。此外，這種設(shè)備還提供了這樣的可能性，即從原水中提取飲用水，并借助于蒸氣而產(chǎn)生電能。
在一個(gè)已知的從含鹽的原水制備蒸氣的設(shè)備中，為了加熱原水而安裝有一系列的熱交換器，在這些熱交換器中間裝有一個(gè)凈水儲(chǔ)存器，在凈水儲(chǔ)存器的前面有一個(gè)軟化水的裝置，在位于燃?xì)廨啓C(jī)排氣管路上的最后一個(gè)熱交換器后接有一個(gè)帶降壓閥門(mén)的傾析膨脹器，在傾析膨脹器中產(chǎn)生的蒸氣被引入一個(gè)由燃?xì)廨嗱?qū)動(dòng)的壓縮機(jī)并隨后送入用戶。從傾析膨脹器分離得到的鹽水，其一部分經(jīng)過(guò)末端的熱交換器重新回到傾析膨脹器，另一部份用于加熱原水和凈水，為了繼續(xù)降低壓力，這部份鹽水將流經(jīng)多個(gè)按梯隊(duì)排列的冷凝器，冷凝器的類(lèi)型為多級(jí)快速閃蒸式設(shè)備。在冷凝器內(nèi)冷凝水被收集起來(lái)并被引到一個(gè)最終的冷凝液接收池內(nèi)(德國(guó)專(zhuān)利DE-OS 3020297)。在這樣的一個(gè)設(shè)備中餾出物是相對(duì)的較少的，所產(chǎn)生的蒸氣被作為過(guò)程蒸氣加以利用，即在化學(xué)工業(yè)中作為加熱其他物質(zhì)而用。此外，為了原水的軟化需要大量的化學(xué)劑。
在一個(gè)被人們熟悉的從原水(海水)得到飲用水的設(shè)備中，由蒸氣發(fā)生器生成的蒸氣通過(guò)一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)后膨脹，然后作為過(guò)程蒸氣而引導(dǎo)到原水的蒸發(fā)器。生成的餾出物既可以加工得到飲用水，也可以作為蒸發(fā)器的凈水。(德國(guó)專(zhuān)利DE-OS 3236499;西門(mén)子能源工程”，第5期，1983年附刊，“沒(méi)有熱能轉(zhuǎn)換的更好的能量利用，”第32-38頁(yè))。利用這樣的一個(gè)設(shè)備，能在產(chǎn)生飲用水的同時(shí)，又向電網(wǎng)饋送電能，這里的電能的供應(yīng)具有第二位的重要意義。
對(duì)于由海水得到飲用水，人們知道得同樣清楚，那些必需的過(guò)程蒸氣和必需的電能可以從一個(gè)相鄰的火力發(fā)電場(chǎng)得到。在海水的化學(xué)處理過(guò)程中需借助于離子交換器對(duì)海水進(jìn)行軟化，并附帶地去掉硫酸根離子。這里為了離子交換樹(shù)脂的再生需用鹽水和食鹽溶液。此處的食鹽溶液來(lái)自于鹽水(DE-OS 3243147，DE-OS 2233524)。
從一個(gè)具有權(quán)利要求
1的前述部分的特征的蒸氣動(dòng)力設(shè)備(DE-OS 3020297)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)在于，建造一個(gè)同時(shí)既能產(chǎn)生電能又能生產(chǎn)大量飲用水的設(shè)備，這里產(chǎn)生的電能的多少與產(chǎn)生的欽用水量無(wú)關(guān)。
為了解決這一任務(wù)，根據(jù)本發(fā)明，最后的一個(gè)熱交換器由一個(gè)蒸氣發(fā)生器所組成，它的新鮮蒸氣出口與帶有一個(gè)發(fā)電機(jī)和一個(gè)后接的冷凝器的燃?xì)廨啓C(jī)相接;用于軟化原水的設(shè)備由一個(gè)離子交換器所組成，離子交換器中用于離子交換樹(shù)脂再生的裝置跟傾析膨脹器的鹽水出口相接;傾析膨脹器的蒸氣出口與一個(gè)物理處理凈水的裝置相連;接在燃?xì)廨啓C(jī)后面的冷凝器的冷凝液的出口處后接一個(gè)將冷凝水加工成飲用水的裝置。
這樣的一個(gè)蒸氣動(dòng)力設(shè)備的特點(diǎn)首先在于，為了生成燃?xì)廨啓C(jī)用的蒸氣和得到飲用水，利用了同一個(gè)蒸氣發(fā)生器。合適的蒸氣發(fā)生器可以是眾所周知的回旋爐，雙全面旋爐，施密斯·哈特曼爐或羅夫納爐，因?yàn)檫@些爐能利用含鹽的水進(jìn)行工作。同時(shí)通過(guò)附加的在傾析膨脹器內(nèi)的濃縮可使得鹽水的食鹽濃度縮到20%。
在本發(fā)明框框內(nèi)所設(shè)想的傾析膨脹器可以是一級(jí)的或多級(jí)的。在一級(jí)的情況下，傾析膨脹器的鹽水出口經(jīng)過(guò)一個(gè)泵而與其所屬的減壓閥門(mén)相連接。在原水和凈水的熱交換器間安有一個(gè)凈水貯存器，值得推薦的是，將傾析膨脹器的蒸氣出口和一個(gè)除氣器相連，該除氣器屬于凈水儲(chǔ)存器，構(gòu)成凈水的物理處理裝置。這里在傾析膨脹器和減壓閥門(mén)的鹽水出口之間有一熱交換器，該熱交換器由蒸氣發(fā)生器供給新鮮蒸氣。
在多級(jí)的傾析膨脹器的設(shè)計(jì)中，可以有目的地按照多級(jí)快速蒸發(fā)設(shè)備的方式來(lái)構(gòu)成。這種形式設(shè)計(jì)的冷凝器被用作為凈水的物理處理的熱交換器，該熱交換器為凈水安有一個(gè)機(jī)械的除氣器，多級(jí)傾析膨脹器的冷凝物的出口與位于燃?xì)廨啓C(jī)的冷凝器和用于制備飲用水的設(shè)備之間的冷凝物導(dǎo)管相連接。
只要在這個(gè)新的設(shè)備中并非所有的產(chǎn)生的冷凝物能加工成飲用水，我們推薦，在冷凝器和用于制備飲用水的設(shè)備之間的冷凝物導(dǎo)管上，安裝一個(gè)三通閥，它的第三個(gè)閥門(mén)口與原水導(dǎo)入管相接。與此相反，如在燃?xì)廨啓C(jī)部分負(fù)載運(yùn)行時(shí)應(yīng)在一定的范圍內(nèi)保持飲用水產(chǎn)量。那么人們可以將蒸氣發(fā)生器的新鮮蒸氣出口經(jīng)過(guò)一個(gè)閥門(mén)直接與冷凝器的入口相連接。
利用根據(jù)本發(fā)明所制造的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，可以根據(jù)選定的新鮮空氣壓力每千瓦小時(shí)生成多達(dá)10升的飲用水。
在燃?xì)鈾C(jī)后接的冷凝器中進(jìn)行的燃?xì)廨啓C(jī)排出氣的冷卻可以不同同的方式進(jìn)行。在最簡(jiǎn)單的情況下，可使原水或機(jī)械凈水后的海水流經(jīng)冷凝器，這里冷凝水的一部分隨后將加工成為飲水。冷凝也可以如此進(jìn)行，即將冷凝器作為附加的海水去鹽設(shè)備的一部分，它們的冷凝物同樣引向飲用水制備設(shè)制。這個(gè)附加的海水去鹽設(shè)制也可以涉及一個(gè)多級(jí)快速蒸發(fā)裝置，它的最后加熱器同時(shí)又是燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)冷凝器。
為了更好地利用冷凝物的熱量，最好將多級(jí)快速蒸發(fā)設(shè)備的膨脹降壓室與冷凝器的冷凝液出口相接，那個(gè)附加的海水去鹽設(shè)備可以是一個(gè)VPE設(shè)備(振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備)，(小冊(cè)子火力發(fā)電聯(lián)盟的“先進(jìn)的蒸餾技術(shù)DWEC”圖3，1983年11月)，它們第一個(gè)蒸發(fā)器同時(shí)又是燃?xì)廨啓C(jī)的冷凝器。為了更好地利用冷凝物的熱能，最好將VTE設(shè)備的下一個(gè)蒸發(fā)器接在第一個(gè)蒸發(fā)器的冷凝物的出口上。
三個(gè)接的蒸氣動(dòng)力設(shè)備的實(shí)施例在圖1到圖3中圖解式地予以說(shuō)明。
根據(jù)圖1，機(jī)械凈水后的海水作為原水RW首先流經(jīng)一個(gè)冷凝器1，冷凝器1是用于冷凝燃?xì)廨啓C(jī)的排出氣體的。冷卻水的一部分將被從冷卻水的循環(huán)回路中導(dǎo)出。并經(jīng)過(guò)兩個(gè)熱交換器2和3引到一個(gè)離子交換裝置4，利用離子交換器4將海水中的硬化物鈣和鎂幾乎全部除去。利用熱交換器2和3可把原水的溫度調(diào)節(jié)到一個(gè)對(duì)離子交換器最合適的溫度上。
離子交換器4后接有一個(gè)凈水儲(chǔ)存器6，凈水儲(chǔ)存器6有一個(gè)蒸氣驅(qū)動(dòng)的除氣器，凈水從凈水儲(chǔ)存器6流經(jīng)供水泵7和另一個(gè)熱交換器8而進(jìn)入蒸氣發(fā)生器5。蒸氣發(fā)生器5用化石燃料或核燃料，或用燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣加熱。這種蒸氣發(fā)生器可以是例如施密特·哈特曼爐在鍋爐的蒸氣發(fā)生器筒內(nèi)凈水將被傾析出來(lái)，這里凈水的含鹽量保持在一個(gè)可允許的數(shù)值內(nèi)。經(jīng)過(guò)一個(gè)在爐內(nèi)的蒸發(fā)過(guò)程和一個(gè)相應(yīng)的水滴分離過(guò)程，從蒸氣發(fā)生器5出來(lái)的新鮮蒸氣FD幾乎不再含有鹽分這新鮮的蒸氣被導(dǎo)向燃?xì)廨啓C(jī)13，發(fā)電機(jī)14與燃?xì)廨啓C(jī)13相匹配。根據(jù)選好的壓力，燃?xì)廨啓C(jī)可以單室地或多室的與放置于中間的水分離子15相接，水分離器15的冷凝物將被回收到凈水儲(chǔ)存器6內(nèi)。
從燃?xì)廨啓C(jī)13出來(lái)的蒸氣冷凝器1中被冷凝，并利用一個(gè)冷凝液泵經(jīng)過(guò)三通閥7而泵入飲水制備設(shè)備18，在那里被處理成為飲用水TW。
在蒸氣發(fā)生器5中附帶得到的傾析水AW將通過(guò)降壓閥9而引到傾析膨脹器10中，在此地產(chǎn)生的蒸氣D將作為凈水儲(chǔ)存器6所屬的除氣器的驅(qū)動(dòng)蒸氣。對(duì)于同樣目的，同樣可以利用從燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)的放液氣。
通過(guò)在傾析膨脹器中傾析水的減壓膨脹，使得析水進(jìn)一步濃縮，并被引入熱交換器2，隨后到達(dá)離子交換器4。離子交換器的離子交換樹(shù)脂利用高濃縮的鹽水再生，被用過(guò)的鹽水隨后被挪走。
只要從傾析膨脹器中出來(lái)的鹽水的濃度還不適合使離子交換樹(shù)脂再生需要的濃度，可使從傾析膨脹器10出來(lái)的鹽水利用泵11經(jīng)過(guò)熱交換器12輸回再次予以減壓膨脹。為了加熱熱交換器12，可利用蒸氣發(fā)生器5的新鮮飽和蒸氣。
熱交換器3由從燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)的放液氣予以供給，這里產(chǎn)生的冷凝水將引到來(lái)自于冷凝1的主冷凝水道中。在從冷凝器1到飲用水制造設(shè)備18的冷凝水導(dǎo)管上，安裝有一個(gè)三通閥，利用三通閥可將冷凝水的一部分輸入原水管道內(nèi)。另外平行于燃?xì)廨啓C(jī)13有一降壓閥19利用降壓閥19可將來(lái)自于蒸氣發(fā)生器5的新鮮蒸氣開(kāi)燃?xì)廨啓C(jī)而導(dǎo)走，至此所有的必要條件皆已具備，為的是在低飲用水需求時(shí)用全負(fù)荷驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)，以及在恒定的飲用水產(chǎn)量下使得電能的生產(chǎn)與當(dāng)時(shí)需求相適應(yīng)。
在圖2所示的實(shí)施例中，傾析膨脹器由根據(jù)多級(jí)快速蒸發(fā)設(shè)備方式構(gòu)成的多級(jí)冷凝器20所組成，由蒸發(fā)器5中產(chǎn)生的傾析水在傾析膨脹器中經(jīng)過(guò)多次降壓膨脹，所產(chǎn)生的蒸氣利用冷的凈水加以冷凝，冷凝水DE被引到位于冷凝器1和飲用水制造設(shè)備18之間的冷凝水管中。濃縮的傾析水，還有鹽水被用作于離子交換樹(shù)脂的再生。在這種情況下，凈水的去氣過(guò)程發(fā)生在位于多級(jí)傾析膨脹器20前的一個(gè)單獨(dú)的除氣器21中，或者在多級(jí)傾析膨脹器20內(nèi)一并完成。
只要在這個(gè)設(shè)備的建造時(shí)，總的原水流經(jīng)多級(jí)傾析膨脹器20的冷凝器，可以省去離子交換器4的出口和凈水儲(chǔ)存器6之間的聯(lián)接，這也可以想象，把凈水流如此分開(kāi)，使到只有一部分凈水在多級(jí)傾析膨脹器中被加熱，而其他部分則經(jīng)儲(chǔ)水器6和熱交換器8。
圖3的實(shí)施例的實(shí)質(zhì)部分與圖1中的實(shí)施例相仿，這里沒(méi)有對(duì)這個(gè)設(shè)備的蒸氣部分予以說(shuō)明，其區(qū)別在于一個(gè)附加的海水去鹽設(shè)備30，這個(gè)設(shè)備按已知的多級(jí)快速蒸氣設(shè)備的方式予以制造。這里燃?xì)廨啓C(jī)的冷凝器1同時(shí)又作為多級(jí)快速蒸氣設(shè)備的終加熱器，此外多級(jí)快速蒸發(fā)設(shè)備又由于加熱器31，水軟化裝置33和帶有單一蒸發(fā)器的主加熱器32所組成。從冷凝器1出來(lái)的冷凝水被引到第一個(gè)減壓室，從而與去鹽過(guò)程發(fā)生聯(lián)系。附帶而產(chǎn)生的餾出物DE將通過(guò)三通閥17而引到飲用水制造設(shè)備18。在此設(shè)備工作時(shí)。原水RW首先引到予加熱器中，然后分成原水流1供給蒸氣動(dòng)力設(shè)備和原水分流2供給多級(jí)快速蒸發(fā)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.從含鹽的原水制取蒸氣的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，為了加熱原水和凈化處理過(guò)的原水，設(shè)有多個(gè)熱交換器，在熱交換器之間有一個(gè)軟化原水的裝置，在最后的一個(gè)熱交換器后接有一個(gè)傾析膨脹器，其帶有一個(gè)蒸氣出口和一個(gè)鹽水出口，鹽水出口與一個(gè)凈水處理裝置相連接，其特征為-最后的一個(gè)熱交換器由一個(gè)蒸氣發(fā)生器(5)組成，它的新鮮蒸氣出口與一個(gè)帶有發(fā)電機(jī)(14)和后接冷凝器(1)的燃?xì)廨啓C(jī)(13)相連接，-用于軟化原水的設(shè)備由一個(gè)離子交換器(4)所組成，離子交換器用于離子交換樹(shù)脂再生的裝置與傾析膨脹器(9、10)的鹽水出口相接，-傾析膨脹器的蒸氣出口與一個(gè)凈水的物理處理裝置(6)相連，-在燃?xì)廨啓C(jī)后接的冷凝器(1)的冷凝液出口上接有一個(gè)從冷凝液制取飲用水的裝置設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，帶有一個(gè)一級(jí)的傾析膨脹器，膨脹器的鹽水出口經(jīng)過(guò)一個(gè)泵與附屬于膨脹器的減壓閥門(mén)相連，在熱交換器之間沒(méi)有一個(gè)凈水儲(chǔ)存裝置，其特征為給水的物理處理裝置有一個(gè)屬于給水儲(chǔ)存器的除氣器。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，其特征為在傾析膨脹器(70)的鹽水出口和減壓閥門(mén)之間有一個(gè)熱交換器(12)，熱交換器(12)由蒸氣發(fā)生器(5)供給新鮮蒸氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，其特征為給水的物理處理裝置由若干熱交換器組成，其一部分構(gòu)成多級(jí)傾析膨脹器(20)的多級(jí)快速閃蒸裝置，這里一個(gè)凈水的機(jī)械除氣器(21)接在熱交換器前，多級(jí)除氣器的冷凝液出口與位于冷凝器(1)和飲用水制取設(shè)備(18)之間的冷凝液導(dǎo)管相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至4中一個(gè)的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，其特征為在冷凝器(1)和飲用水制取設(shè)備(18)之間的冷凝液導(dǎo)管上裝有一個(gè)三通閥門(mén)，閥門(mén)的第二個(gè)增開(kāi)口與原水導(dǎo)管相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至5中任何一個(gè)蒸氣動(dòng)力設(shè)備，其特征為蒸氣發(fā)生器(5)的新鮮蒸氣出口與通過(guò)一個(gè)閥門(mén)(16)直接與冷凝器(1)的入口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，其特征為原水水流經(jīng)接在燃?xì)廨問(wèn)i后面的冷凝器(1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，其特征為接在燃?xì)廨啓C(jī)(13)后面的冷凝器(1)組成附助的海水除鹽裝置的一部分，其冷卻液同樣流入飲用水制取設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，其特征為冷凝器(1)構(gòu)成一個(gè)多級(jí)快速閃蒸設(shè)備的終端加熱器，設(shè)備的減壓膨脹室與冷凝器的冷凝液出口相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8的蒸氣動(dòng)力設(shè)備，其特征為冷凝器(1)構(gòu)成一個(gè)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備(VTW-設(shè)備)的第一個(gè)蒸發(fā)器，該設(shè)備后接的蒸發(fā)器連在第一個(gè)蒸發(fā)器的冷凝液出口上。
專(zhuān)利摘要
為了在從含鹽的原水制取驅(qū)動(dòng)帶發(fā)電機(jī)(14)的汽輪機(jī)(13)的過(guò)程蒸汽的同時(shí)獲得飲用水，將接在一個(gè)排污膨脹器(10)前面的、用來(lái)加熱已軟化的原水的最后一個(gè)熱交換器作為蒸汽發(fā)生器(5)。 汽輪機(jī)廢汽的冷凝液流入一個(gè)新鮮水制取裝置(18)。由排污膨脹器(10)回流的鹽水用來(lái)再生一個(gè)離子交換器(4)的離子交換樹(shù)脂，該離子交換器位于原水制備管線中。排污膨脹器的廢氣可以用來(lái)除氣，也可用來(lái)加熱給水。
文檔編號(hào)F22B3/00GK85104354SQ85104354
公開(kāi)日1986年12月3日 申請(qǐng)日期1985年6月8日
發(fā)明者孔斯特, 萊朱奧 申請(qǐng)人:克拉卡特沃克聯(lián)合公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan