Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do od¬ salania wody morskiej majace postac zwartej, pio¬ nowej kolumny skladajacej sie z kilku sekcji. Urza¬ dzenie zapewnia recyrkulacje kondesatu, jak rów¬ niez usuniecie róznicy cisnien istniejacej miedzy zbiornikiem z woda slona i scianka sitowa kaz¬ dej z poszczególnych sekcji.Znane jest z polskiego opisu patentowego nr 81608 urzadzenie do odsalania wody morskiej, któ¬ rego zasada dzialania jest oparta na procesie de¬ stylacji wielokrotnej. Urzadzenie to sklada sie z jednej lub kilku pionowych kolumn cylindrycznych podzielonych na sekcje. Kazda sekcje tworza dwa pionowe, warstewkowe aparaty wyparne, w srod¬ ku których jest usytuowany poziomy podgrzewacz wody morskiej. Sekcja o takiej konstrukcji jest szczególnie funkcjonalna w wysokowydajnych in¬ stalacjach, w których nie ma mozliwosci zainsta¬ lowania pojedynczego aparatu wyparnego ze wzgledu na znaczne rozmiary, jakie w konsekwen¬ cji musialaby miec scianka sitowa.Pólka taka jest odpowiednia dla instalacji posia¬ dajacej wydajnosc w zakresie od sredniej do wy¬ sokiej. Urzadzenie dla instalacji o malej wydaj¬ nosci znane jest z polskiego opisu patentowego nr 108 317.Znane urzadzenie w postaci kolumny wielopól- kowej, na kazdej pólce ma usytuowane pionowe wiazki warstewkowych rurkowych parowników z górnymi plytami polaczonymi z dolna czescia rury 10 zbiorczej dla wody morskiej, przy czym rura w ostatnim segmencie nie zawierajacym parownika jest polaczona z rura dla odprowadzania wody morskiej, która usytuowana jest powyzej dennego sitowego segmentu wyzej polozonego, zas w pierw¬ szym segmencie jest polaczona z rura zbiorcza do¬ prowadzajaca wode morska. Na dnie kazdej z rur ma umieszczony uklad rozwarstwiajacy strumien wody morskiej kierowany do drugiej rury zbior¬ czej, natomiast otwory ma usytuowane w górnej czesci scian bocznych kazdej rury z wyjatkiem rur w pierwszym segmencie. Jedna lub wiecej rur le¬ warowych jest polaczona z dnem kazdego z seg¬ mentów, na którym gromadzi sie kondensat, a na- 15 stepnie z punktem posrednim dalszych segmentów, z których kazdy polaczony jest z podgrzewaczem wykorzystujacym pare powstajaca w kazdym se¬ gmencie. Dwie kolejne pólki sa polaczone przewo¬ dami sluzacymi do doprowadzania do pompy próz- 20 niowej gazów obojetnych. Skraplacz koncowy zas ma postac poziomej wiazki rur.Celem wynalazku jest udoskonalenie znanego urzadzenia do odsalania wody morskiej.Dla urzadzenia o wysokiej wydajnosci, ale pra¬ cujacego z dowolna szybkoscia, jak równiez dla instalacji o mniejszych wydajnosciach, pionowe umieszczenie podgrzewaczy, a nie tylko parowni¬ ków, prowadzi do nieoczekiwanych korzysci, prze¬ wyzszajacych te, które wynikaja z rozwiazania zna¬ nego z polskiego opisu patentowego nr 81608, za- 25 122 213122 213 równo z punktu widzenia kosztów inwestycyjnych jak i calkowitego zuzycia energii elektrycznej.Urzadzenie wedlug wynalazku ma usytuowane ^ na kazdej pólce pionowe wiazki rur warstewko- . wyeh rurkowych parowników z górnymi plytami polaczonymi z dolna czescia rury zbiorczej dla wo- * cjjt^mocskiej. Rura zbiorcza dla wody morskiej w 1 **riatmnr segmencie nie zawierajacym parowni¬ ka jest polaczona z rurowym odbieralnikiem wody morskiej usytuowanym powyzej dennej plyty si¬ towej segmentu wyzej polozonego, zas w pierw¬ szym segmencie jest polaczona z doprowadzajaca wode morska rura zbiorcza zawierajaca dolna ply¬ te, na której dnie jest uklad rozwarstwiajacy strumien wody morskiej kierowany do drugiej ru¬ ry zbiorczej.Przedmiot wedlug wynalazku jest przedstawiony na rysunku w przykladzie wykonania, na którym uwidocznione jest na fig. 1 schematycznie urzadze¬ nie stanowiace kolumne do odsalania wody mor¬ skiej w przekroju wzdluznym, fig. 2 — urzadzenie stanowiace w powiekszeniu segment trzonu kolum¬ ny w przekroju wzdluznym, fig. 3 — segment urza¬ dzenia z fig. 2 w przekroju wzdluz linii A—A.Urzadzenie wedlug wynalazku przedstawione na fig. 1 i 2 zawiera kolumne 1 posiadajaca krócce 2 doprowadzajace wode morska poddawana ogrze¬ waniu, a nastepnie przez przelewy syfonowe 8 splywajaca do pionwych wiazek rur 101 na odpo¬ wiedni stopien. Z kazdego stopnia skropliny wody odprowadzane sa do nastepnej sekcji z króccem 6 podane do nieuwidocznionego odbieralnika solan¬ ki, zas odsolona wode odbiera sie do nieuwidocz¬ nionego zbiornika poprzez króciec 5. Pare dopro¬ wadza sie na kolumne 1 króccem 7. Wyrównanie wraz z regulacja cisnienia miedzy poszczególnymi stopniami przeprowadza sie zaworem regulacyj¬ nym 3, zas poprzez krócciec 4 podlaczone jest do kolumny 1 podcisnienie.Segment kolumny z pólka przedstawiony na fig. 2 ma pionowe wiazki warstewkowyeh rurko¬ wych parowników 101 z górnymi plytami 108 po¬ laczonymi z dolna czescia rury 102 zbiorczej dla wody morskiej. Rury 102 sa polaczone w ostatnim segmencie, nie zawierajacym parownika 101 z ru¬ rowym odbieralnikiem 104 wody morskiej podawa¬ nej przez krócce 2 zabudowane w dennicy górnej do zbiorników 9 wody morskiej, która nastepnie jest podawana do wiazek 11 pionowych rur wy¬ miennika.Rura zbiorcza 102 zawiera dolna plyte 107, na której dnie jest uklad rozwarstwiajacy strumien wody morskiej kierowany do drugiego rurowego odbieralnika 104 wody. Dolna sciane pólki stano¬ wi polozona ponizej warstewkowego rurkowego pa¬ rownika 101 jego górna plyta 108 sitowa. W ten sposób ulega likwidacji nadcisnienie panujace w rurze w stosunku do parownika.W górnej czesci scian bocznych usytuowane sa otwory 103 w kazdej rurze z wyjatkiem znajduja¬ cej sie w pierwszym segmencie.Rura lub rury lewarowe sa polaczone z dnem kazdego segmentu dla odplywu gromadzonego kon¬ densatu na dnie kazdego segmentu, a nastepnie z punktem posrednim dalszych segmentów, do których doprowadzany jest kondensat. Z kazdym segmentem polaczony jest podgrzewacz 105 zasila¬ jacy strumien wykorzystywany jako medium grzej- 5 ne dla pary powstajacej w kazdym segmencie.Przewody laczace kazdy z poszczególnych seg¬ mentów z segmentem nastepnym sa polaczone z pompa prózniowa w celu odprowadzenia gazów obojetnych. Charakterystyczne jest, ze wiazka pio¬ nowych, warstewkowych parowników 101 rurko¬ wych znajdujaca sie w kazdym segmencie posiada obudowe, majaca w przekroju poprzecznym zarys wycinka kola. Podgrzewacz 105 strumienia zasila¬ jacego jest umieszczony pionowo i posiada zarys ,_ kolowy w przekroju poprzecznym. Jego denna ply- ta sitowa zas znajduje sie naprzeciw plaszczyzny oddzielajacej kolejny segment, a górna plyta sito¬ wa polaczona z plaszczyzna oddzielajaca wyzej po¬ lozony segment, poprzez zlacze 106 wykorzystujace rozszerzalnosc termiczna. Polaczenia te amortyzuja róznice rozszerzalnosci kolumny i plyty sitowej, wynikajace z róznych materialów konstrukcyjnych.Polaczenie to posiada pojedynczy kanal, który przechodzi przez segment w kierunku ku górze i zajmuje przestrzen wolnego kolistego sektora po- 25 zostawiona przez warstewkowy parownik.Koncowy skraplacz 10 umieszczony jest ponizej ostatniej pólki. Stanowi on pozioma wiazke rur z przytwierdzonymi po przeciwnych stronach kolum¬ ny plytami sitowymi. Skraplacz ten skrapla cala pare powstajaca na ostatniej pólce.Ponizej ostatniej pólki usytuowane sa zbiorni¬ ki 12 odbieralniki wody z otworami do odprowa¬ dzenia pary.Na figurze 3 uwidoczniony jest podgrzewacz 105 warstewkowy, rozdzielacze oraz górna czesc ru¬ ry 104 wody morskiej, W celu lepszego zilustrowania przedmiotu wyna¬ lazku przedstawiono dwa iprzyklady zastosowania rozwiazania wedlug wynalazku, które nie stanowia ograniczenia jego zakresu. 30 35 Przyklad I. 45 Dane wyjsciowe: 50 55 zasolenie wody morskiej ph wody morskiej w temperaturze 20°C temperatura wody morskiej para pierwotna wydajnosc w stosunku do wody czystej temperatura wody czystej zasolenie wody czystej 35 000 czesci na milion (ppm) 8,1 26°C 3 atm i 135°C 1500 m*/godz. 46°C 15 ppm Przyklad wykonania jednostki odsalajacej z pio¬ nowymi podgrzewaczami jest szczególnie interesu- 60 J3cy z uwagi na duza wydajnosc instalacji. Mozna to stwierdzic na podstawie tablicy, która przed¬ stawia porównanie zasadniczych danych dwóch al¬ ternatywnych instalacji odsalajacych, tj. z poziomy¬ mi i pionowymi podgrzewaczami. Sprawnosc 65 grzewcza obu ukladów jest analogiczna.122 213 6 Grzejnik poziomy Grzejnik pionowy Liczba pólek Liczba kolumn srednica pierwszej kolumny wysokosc pierwszej kolumny wysokosc drugiej kolumny jednostkowe zuzycie energii elektrycznej 15 15 2 2 80000 mm 8000 mm 37200 mm 41400 mm 40800 mm 45000 mm 2,35 kWh/m' 1,86 kWh/m* Do porównania powyzszego nalezy dodac, ze po¬ ziome podgrzewacze wymagaja plyt sitowych o srednicy 2450 mm kazda. Stwarza to powazne pro¬ blemy zwiazane z ich konstrukcja, oraz z uwagi na ich ciezar utrzymania wiazki rurowej wewnatrz pólki. Z uwagi na koniecznosc dobrego uszczelnie¬ nia w stosunku do przenikajacego z zewnatrz po¬ wietrza powstaja problemy konstrukcyjnego roz¬ wiazania kolnierzy uszczelniajacych. Najbardziej istotna sprawa jest niemozliwosc manipulowania wiazkami o takich wymiarach, podczas wkladania ich i wyjmowania z kolumn w celu przegladów i napraw ewentualnych uszkodzen.W instalacji wedlug wynalazku calkowita dlu¬ gosc obu kolumn jest o 8400 mm wieksza niz w przypadku podgrzewaczy poziomych, co jednak nie wynika ze znacznego zmniejszenia ich srednicy.W zwiazku z rezygnacja z rozgalezionych zewnetrz¬ nych przewodów do podgrzewaczy, które to rury musza byc wykonane z dobrego materialu (Cu/Ni 90/10) o wysokich kosztach, podobnie zreszta jak rury laczace, otrzymuje sie w efekcie znaczne i wi¬ doczne oszczednosci w kosztach inwestycyjnych.Oszczednosci te sa uwidocznione w kolejnym, po¬ danym nizej przykladzie.Przyklad II.Dane wyjsciowe: zasolenie wody morskiej pH wody morskiej w temperaturze 20°C temperatura wody morskiej para pierwotna wydajnosc w stosunku do wody czystej temperatura wody czystej zasolenie wody czystej 35000 ppm 8,1 26°C 3 atm i 135°C 535 m8/godz. 46°C 15 ppm Kolejna tablica wskazuje jasno, ze mniejsza wy¬ dajnosc 15 535 ms/godz., która mozna uznac za le¬ zaca w zakresie pomiedzy srednia a wysoka, po¬ woduje mniej oczywiste korzysci plynace z roz¬ wiazania wedlug wynalazku w porównaniu z przy¬ kladem poprzednim, ale jednakze oszczednosci ma¬ terialowe sa w dalszym ciagu bardzo znaczne. 15 20 25 30 35 40 50 55 Jest to widoczne z danych umieszczonych po¬ nizej.Grzejnik poziomy Grzejnik pionowy liczba pólek liczba kolumn srednica pierwszej kolumny srednica drugiej kolumny wysokosc pierwszej kolumny wysokosc drugiej kolumny jednostkowe zuzycie energii elektrycznej 15 15 2 2 4700 mm 4350 mm 4700 mm 4350 mm 37200 mm 39800 mm 40800 mm 44000 mm 2,35 kWh/m* 1,86 kWh/m8 W tym przypadku porównanie pomiedzy tymi dwoma rozwiazaniami pozwolilo, na bardziej do¬ kladna ocene uzyskiwanych korzysci ekonomicz¬ nych.Calkowity ciezar obu kolumn wyparnych jest zmniejszony O okolo 33 tony, w tym o 5,5 tony kosztownego surowca (Cu/Ni 90/10). Pozostalosc sta¬ nowi stal weglowa pokryta tym kosztownym sto¬ pem.Nalezy dodac, ze w przypadku instalacji z bocz¬ nie wysuwanymi poziomymi podgrzewaczami, ko¬ nieczne jest zainstalowanie bocznych rusztowan na zewnatrz kolumny, zaopatrzonych w powierzchnie robocze i podnosniki, przy kazdej pólce, w celu wyjmowania i instalowania tych podgrzewaczy.Dzieki odpowiedniemu rozwiazaniu zagadnienia przez urzadzenie wedlug wynalazku, zarówno wiaz¬ ki parowników, jak i podgrzewacze moga byc wy¬ ciagane pionowo z glowicy kolumny. Wystarczaja¬ ce jest przylozenie w tym celu wlasciwej sily do podnosnika powyzej wierzcholka kolumny. Podno¬ snik taki winien miec mozliwosc obsluzenia obu kolumn i pozostawac na platformie przytwierdzo¬ nej do glowic kolumny.Przy takiej metodzie, oszczednosci na rusztowa¬ niu w porównaniu z obsluga prowadzona na ze¬ wnatrz kolumn, mozna oszacowac na okolo 140 ton, a oszczednosci uzyskane przy budowie instalacji moga byc do tego dodane.Sluzaca do zasilania parowników pompa o du¬ zej mocy wymaga mniejszych kosztów, o ile wy¬ magana szybkosc doprowadzana jest taka sama, a opory hydrauliczne do pokonania sa zmniejszone od 180 do 120 metrów slupa wody.Wszystkie wymienione korzysci maja wplyw na zmniejszenie czasu budowy, czyli czynnika, którego w obecnej sytuacji na rynku, nie mozna nie do¬ strzegac.W dodatku zmniejszenie ciezaru kosztownych ma¬ terialów znacznie wplywa na obnizenie kosztów po¬ czatkowych, przy czym oszczednosci uzyskuje sie równiez na skutek zmniejszenia zuzycia energii elektrycznej.Jak wynika z omawianych tu wyników z przy¬ kladu II, wynalazek z korzyscia mozna stosowac, jak poprzednio zaznaczono, równiez w instalacjach122 213 posiadajacych wydajnosc w zakresie srednim do duzego, nawet od wydajnosci od 350 do 400 m* na godzine. Jest natomiast niemozliwe stosowanie roz¬ wiazania dla duzych wydajnosci w zakresie od 800 do 1000 m8/godz. i wiecej, a instalacje o ta¬ kich wydajnosciach sa obecnie coraz bardziej roz¬ powszechnione.Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do odsalania wody morskiej, majace postac kolumny podzielonej pólkami na pojedyncze sekcje, z których kazda sklada sie z dwóch war- stewkowych wyparek, stanowiacych pionowe wiaz¬ ki rurek, korzystnie w przekroju posiadajace zarys wycinka kola i z dwóch zbiorników, z których kaz¬ dy jest u dolu polaczony z górna czescia wiazki rurek tej samej wyparki, a w ostatniej sekcji bez wyparek zbiorniki te sa polaczone z przewodem do odprowadzania solanki, zas górna czesc kazdego z tych zbiorników jest polaczona z dolna czescia wiazki rurek wyparki w sekcji polozonej wyzej, zas w pierwszej sekcji górna czesc kazdego z tych zbiorników jest przylaczona z przewodem dopro- wadzajcaym wode morska, przy czym w dnie kaz¬ dego zbiornika znajduje sie przelew umozliwiajacy przeplyw solanki ze zbiornika do umieszczonej pod nim sekcji rurek i powodujacy zmniejszenie róz¬ nicy cisnienia w tym zbiorniku i w nirkach, z wy- 8 jatkiem zbiorników w pierwszej sekcji, w górnej- czesci kazdy zbiornik ma otwory, zas przy dnie kazdej sekcji usytuowany jest co najmniej jeden syfonowy przelew, odprowadzajacy zebrany na dnie 5 tej sekcji kondensat do kolejnej nizszej sekcji, przy czym urzadzenie to jest równiez wyposazone w wy¬ mienniki ciepla poziome parowniki w postaci wia¬ zek rurek, przeznaczonych do ogrzewania wody morskiej para powstajaca w poszczególnych sek- 10 cjach i skraplaniu tej pary w ostatniej sekcji, a poza\ tym urzadzenie posiada równiez przewody do doprowadzania wody morskiej, przewody do odpro¬ wadzania solanki, przewody do odprowadzania od- solonej wody, przewody do odprowadzania pary zywej i przewody laczace urzadzenie ze zródlem obnizonego cisnienia oraz enentualnie urzadzenia do doprowadzania obojetnego gazu, znamienne tym, ze na kazdej pólce ma usytuowane pionowe wiaz¬ ki warstewkowych rurkowych parowników (101) 20 z górnymi plytami (108) polaczonymi z dolna cze¬ scia rury (102) zbiorczej dla wody morskiej, przy czym rura (102) w ostatnim segmencie nie zawie¬ rajacym parownika (101) jest polaczona z rurowym odbieralnikiem wody morskiej usytuowanym po¬ wyzej dennej plyty sitowej segmentu wyzej polo¬ zonego, zas w pierwszym segmencie jest polaczo¬ na z doprowadzajaca wode morska rura (102) zbiorcza, zawierajaca dolna plyte (107), na której dnie jest uklad rozwarstwiajacy strumien wody morskiej kierowany do drugiej rury zbiorczej. 15 25182 213 09i fjgl PL PL PL