RS50739B - Postupak i postrojenje za desalinaciju slane vode - Google Patents

Abstract

Postupak za desalinaciju slane vode naznacen time, što se slana voda propušta kroz jedan izmenjivač toplote postavljen u bazenu koji sadrži slanu vodu, a koji je obrazovan od nekoliko slojeva vode koji leže u bazenu jedan preko drugog, pri čemu svaki od slojeva vode ima veći sadržaj soli od sloja koji se nalazi iznad njega, a slana voda se zagreva sunčevom energijom a izmenjivač toplote je postavljen u najnižem sloju vode koji ima visoku temperaturu, posle čega se slana voda zagrejana u izmenjivaču toplote propušta kroz jedan isparivač radi isparavanja bar dela vode koja sadrži so, posle čega se ovako dobijena para uvodi ujedan kondenzator kako bi se dobila voda iz koje je uklonjena so. Prijava sadrži još 7 patentnih zahteva.

Description

Pronalazak se odnosi na postupak za desalinaciju slane vode.

U GB-A-2.016.938 opisan je postupak i uređaj za desalinaciju slane vode po kome se slana voda (morska voda) izvlači iz nekog rezervoara ili bazena i odvodi ujedan grejač

u kome se vrši zagrevanje slane vode. Iz tog se grejača proizvedena para šalje u jedan izmenjivač toplote radi kondenzovanja.

US-A-4.328.788 opisuje postrojenje za akumuliranje toplote u vodenim rastvorima

i njeno izvlačenje iz njih. Tokom izdvajanja toplote rastvor se izvlači iz jedne zone bazena kroz otvore, uvodne cevi, razvodnike i druge cevi i uvodi u jedan izmenjivač toplote van pomenutog bazena. Potom se pomenuti rastvor vraća u pomenuti bazen.

U US-A-4.328.788 ne mogu se naći nikakve indikacije u vezi sa desalinacijom slane vode.

Cilj je pronalaska da se ostvari postupak po kome se so može ukloniti iz vode na efikasan način, primenom jednostavnih sredstava.

Prema pronalasku, taj se cilj može ostvariti tako što se slana voda propušta kroz jedan izmenjivač toplote postavljen u jednom bazenu koji sadrži slanu vodu, a koji je obrazovan od nekoliko slojeva vode koli leže u bazenu jedan preko drugog, pri čemu svaki od slojeva vode ima veći sadržaj soli od sloja koji se nalazi iznad njega, a slana se voda zagreva sunčevom energijom a izmenjivač toplote je postavljen u najnižem sloju vode koji ima visoku temperaturu, posle čega se slana voda koja je zagrejana u izmenjivaču toplote propušta kroz jedan isparivač radi isparivanja bar dela slane vode, posle čega se ovako obrazovana para uvodi ujedan kondenzator da bi se dobila voda iz koje je uklonjena so.

Kada se koristi postupak prema pronalasku, koristi se činjenica da se sloj slane vode koji ima relativno veliki sadržaj soli, a koji se obrazovao u nekom bazenu, može zagrejati na relativno visoku temperaturu pod uticajem sunčevog zračenja. Koristeći jedan izmenjivač toplote postavljen u taj sloj slane vode koji ima visoku temperaturu, slana se voda može jeftino zagrejati a potom uputiti u jedan isparivač u kome se može obrazovati vodena para bez soli, a koja se potom podvrgava procesu kondenzacije.

Na taj se način dobija postupak koji radi skoro isključivo na solarnoj energiji, što omogućuje da se ostvari jeftina i efikasna desalinacija slane vode.

Sledeći vid ovog pronalaska odnosi se na postrojenje za desalinaciju slane vode, koje je posebno pogodno za izvođenje napred opisanog postupka, pri čemu to postrojenje obuhvata jedan bazen koji sadrži slanu vodu, obrazovanu od nekoliko slojeva vode koji leže u bazenu jedan iznad drugog, pri čemu svaki sloj vode ima sadržaj soli veći nego u sloju neposredno iznad njega koji se zagrevaju sunčevom energijom, a u kome je postavljen jedan izmenjivač toplote u najnižem sloju vode, pri čemu su sredstva za dovod vode iz koje treba ukloniti so priključena na ulaz izmenjivača toplote a jedan ulaz jednog isparivača povezan je sa izlazom izmenjivača toplote, dok je izvod isparivača priključen na sredstvo za kondenzovanje vodene pare koja je obrazovana u isparivaču.

Primenom pronalaska može se ostvariti jednostavno i efikasno postrojenje sa desalinaciju slane vode, a koje može da radi automatski i praktično bez nadzora.

Pronalazak će biti detaljnije objašnjen sa pozivom na priložene crteže, gde

- slika 1 šematski prikazuje jedno postrojenje prema pronalasku,

- slika 2 šematski prikazuje deo bazena koji se koristi u postrojenju prikazanom na slici 1, u kome su prikazana tri sloja, sa različitim sadržajima soli,

- slika 3 šematski prikazuje uređaj za dovod slane vode u bazen,

- slika 4 šematski prikazuje deo bazena koji se koristi u postrojenju prikazanom na slici 1, sa radnim mostom koji se pruža preko dela bazena, a - slika 5 šematski prikazuje horizontalnu projekciju dela bazena sa slike 4.

Postrojenje koje je prikazano na slici 1 obuhvata bazen 1 čije je dno na odstojanju "a" od nivoa 2 površinske vode koje iznosi najmanje oko 2 m.

Blizu gornje ivice bazena 1 postavljena je cev 3 koja ulazi u bazen 1 i kroz koju se može pumpanjem dovoditi u bazen slana voda, naročito morska voda.

U blizini bazena 1 nalazi se šaht 4 koji je stalno napunjen vodom za desalinaciju, naročito morskom vodom, bar do nivoa površinske vode ili do nivoa morske vode. Ako se šaht 4 pruža bar delimično do ispod nivoa morske vode, može se urediti da morska voda automatski teče u šaht 4 bez korišćenja pumpi ili sličnog.

Izmenjivač 5 toplote postavljen je u bazen, u blizini njegovog dna, a do njega se može dovesti voda iz šahta 4 kroz cev 6. Kod jednog efikasnog izvođenja u šaht 4 postavlja se jedna klipna pumpa 7, koja je za tu svrhu priključena na jedan kraj cevi 6, mada se, svakako, mogu koristiti i neka druga sredstva za pumpanje vode za desalinaciju iz šahta 4 do izmenjivača 5 toplote.

Na izlaz iz izmenjivača 5 toplote priključena je cev 8 kroz koju se voda koja treba da se podvrgne desalinaciji koja je prošla kroz izmenjivač 5 toplote odvodi do isparivača 9, koji je sam po sebi poznat. Preporučljivo je da se koristi takozvani niskotemperaturni isparivač, pomoću koga se voda dovedena u isparivač može isparavati već na temperaturama od oko 30°C.

Kod jednog efikasnog izvođenja, protočni grejač 10 ugrađuje se u cev 8, tako da se voda koja teče iz izmenjivača 5 toplote može dodatno zagrevati.

Gornji kraj isparivača 9 priključenje na gornji kraj kondenzatora 12 preko cevi 11, pri čemu je u cev 11 ugrađena duvaljka 13 za prenošenje vodene pare obrazovane u isparivaču.

Rashladni uređaj 14 može se priključiti na kondenzator 12 radi hlađenja vodene pare koja se dovodi u kondenzator.

Blizu dna kondenzatora 12 nalazi se pumpa 15 kojom se voda kondenzovana u kondenzatoru 12, a iz koje je uklonjena so, može istočiti kroz cev 16.

Na donju stranu isparivača 9 priključena je odvodna cev 17 preko koje se može zaostala voda iz isparivača 9 ispustiti u more i/ili vratiti u izmenjivač 5 toplote preko jedne dodatne cevi 18.

Cev 16 je priključena na izmenjivač 19 toplote postavljen u šaht 4, koji se koristi za predgrevanje vode iz koje treba da se ukloni so, a koja se voda nalazi u šahtu, odavanjem toplote iz toplije kondenzovane vode. Izlaz iz izmenjivača toplote 9 priključen je na sabirni bazen 21 za desalinisanu vodu preko cevi 20.

Preporučljivo je da se bazen 1 ukopa u tle, mada je isto tako moguće da se takav bazen načini na površini tla.

Preporučljivo je da bazen ima dubinu od najmanje oko 3 m, a zidovi bazena da imaju ugao nagiba od oko 45°. Kako je šematski prikazano na slici 2, dno i bočni zidovi bazena mogu biti pokriveni slojem peska 22 debljine od oko 10 cm, ukoliko to zahteva priroda tla. Potom se dno i nagnuti zidovi bazena 1 pokrivaju jednom folijom, poželjno crnom folijom, koja će pokriti dno i bočne zidove u celini, tako da voda ne može da se probije kroz nju.

Potom se bazen puni slanom vodom, i to tako da se obrazuje donji sloj 23 vode koji ima visinu od oko 1 m i sadržaj soli od oko 24%, srednji sloj 24 vode sa visinom od oko 1 m i sadržajem soli od oko 15%, i gornji sloj 25 vode sa visinom od oko 1 m i sadržajem soli od 0-4%.

Obrazovanje slojeva vode sa različitim sadržajem soli može se efikasno izvesti primenom naprave 26 koja je šematski prikazana na slici 3; dve takve naprave povezane su sa slobodnim krajem radnog mosta 27 koji se pruža preko dela bazena sa jedne njegove strane, koji radni most ima zaštitne ograde 28.

Naprava 26 sadrži jednu cev 29 koja je vertikalno pomerljiva u nosaču 30 koji je pričvtšćen na radnom mostu 27. Dve kružne ploče 31 i 32, međusobno paralelne, pričvršćene su na kraju cevi, pri čemu su međusobno spojene na izvesnom odstojanju pomoću odstojnika 33 postavljenih između njih. Gornja kružna ploča 31 može imati prečnik od, na primer, oko 100 cm, dok donja kružna ploča 32 može imati nešto manji prečnik od, na primer, oko 80 cm, a odstojnici drže ploče na međusobnom rastojanju od oko 3 cm.

Ploče 31 i 32 mogu se postaviti na bilo koji željeni nivo u bazenu 1 pomeranjem cevi 29 u nosaču 30.

Kada postrojenje treba da se pusti u rad, prvo se bazen 1 napuni morskom vodom ili sličnim do visine od oko 1,80 m.

Tada se naprave 26 postave tako da ploče 31 i 32 budu neposredno iznad izmenjivača 5 toplote koji se nalazi u bazenu. Posle toga će se voda koja ima veliki sadržaj soli dovesti do gornjeg kraja cevi 29 svake od naprava 26, koja će voda ravnomerno teći iz cevi 29 u horizontalnom pravcu između ploča 31 i 32 i dalje u bazen, kako je označeno strelicama na slici 3, bez proizvođenja neželjenih vrtloga u vodi koja se već nalazi u bazenu. Na taj se način može u bazenu obrazovati sloj 23 sa velikim sadržajem soli do visine od oko 1 m, tako da nivo vode poraste od početne visine od oko 1,80 m do visine od oko 2,80 m. Potom se obe naprave 26 pomeraju naviše do položaja u kome se ploče 31, 32 nalaze na odstojanju od oko 1,80 m iznad dna bazena 1. U tom se položaju voda koja ima pogodnu koncentraciju soli dovodi u bazen radi obrazovanja drugog sloja 24 sa sadržajem soli od oko 15%, tako da nivo vode u bazenu dostiže visinu od oko 3 m.

U praksi se pokazalo da između pojedinih slojeva obrazuju veoma stabilne granične površine zbog specifičnih masa slojeva 23-25, od kojih svaki ima svoj specifičan sadržaj soli, a koje se granične površine automatski obnavljaju čak i ako se poremete spoljnim uticajima.

Kada se ovako napunjen bazen izloži sunčevom zračenju, sunčeva toplota će izazvati porast temperature u donjem sloju koji ima veliki sadržaj soli, i ta će se temperatura tu održavati. U praksi se pokazalo da temperatura donjeg sloja 23 može da raste za oko 1°C na dan, i da se vremenom u tom donjem sloju može dostići temperatura od oko 80°C. U slučaju bazena koji ima osnovu od, na primer, 40 x 50 m, može se ostvariti sloj 23 vruće slane vode sa sadržajem soli od oko 24 % koji pokriva površinu od oko 2000 m<2>.

Srednji sloj 24 funkcioniše kao izolacioni sloj, pri čemu se sunčeva toplota apsorbuje i prenosi nadole preko gornjeg sloja 25.

Pošto se donji sloj 23 na ovaj način zagreje na željenu temperaturu, može se uključiti pumpa 7 za pumpanje vode iz šahta 4 kroz izmenjivač toplote do isparivača. Izmenjivač toplote izvući će toplotu iz sloja 23, tako da će voda koja se ispušta iz izmenjivača toplote imati temperaturu približno jednaku temperaturi vode u sloju 23. Ako se želi, pomenuta se temperatura može dalje povisiti u protočnom grejaču 10. Ovakva voda dovedena u isparivač 9 ispariće u velikoj meri, a potom će vodena para biti upućena u kondenzator. Preostala voda, koja će imati srazmeno veliki sadržaj soli, može se ispustiti kroz cev 17, kako je to napred opisano.

Vodena para koja je uvedena u kondenzator 12 ispariće u kondenzatoru i tako obrazovana desalinisana voda može se ispustiti iz kondenzatora 12 pomoću pumpe 15, kako je napred opisano. Voda koja se nalazi u šahtu 4 već je predgrejana zaostalom toplotom iz kondenzovane vode, tako da temperatura vode koja se dovodi do izmenjivača 5 toplote može već biti viša od temperature morske vode koja se dovodi u šaht.

Desalinisana voda dovedena u bazen 21 može se, po želji, podvrgnuti daljoj obradi pre korišćenja.

Rad postrojenja zahteva samo malo energije potrebne za pogon pumpi 7 i 15 i za protočni grejač 10. Ta se energija može dobiti, na primer, od neke vetrenjače, ali se mogu koristiti i solami kolektori, ili slično za tu svrhu. Ovaku generisana energija se može pohraniti u baterijama (akumulatorima) da bi se koristila tokom perioda kada nema vetra za pogon vetrenjača i/ili kada sunčani kolektori ne generišu dovoljno energije.

Kao što je šematski prikazano na slici 2, može se blizu gornje strane bazena 1 postaviti takozvani razbijač 34 talasa (samo šematski prikazan) da bi se sprečilo obrazovanje neželjenih talasa na površini bazena.

Dalje se mogu postaviti davači 35 i 36, na primer na radnom mostu 27, kako je šematski prikazano na slici 4, za merenje temperature u raznim slojevima u bazenu i za merenje sadržaja soli u raznim slojevima.

Dalje se mogu postaviti instrumenti za merenje temperature vazduha i, ako se koristi vetrenjača, za merenje brzine vetra. Razni se davači i instrumenti mogu povezati sa jednom centralnom kontrolnom jedinicom radi upravljanja radom postrojenja, kao aktiviranjem pumpi 7 i 15 i upravljanjem vetrenjačom, npr. podešavanjem lopatica vetrenjače i uključivanjem i/ili isključivanjem vetrenjače.

Iz svega što je napred rečeno, očigledno je daje dobijeno postrojenje koje će zahtevati minimalno održavanje i koje će trošiti malo energije, pri čemu se energija može generisati nekom vetrenjačom ili solarnim kolektorima ili sličnim.

Claims (8)

1. Postupak za desalinaciju slane vode, naznačen time, što se slana voda propušta kroz jedan izmenjivač toplote postavljen u bazenu koji sadrži slanu vodu, a koji je obrazovan od nekoliko slojeva vode koji leže u bazenu jedan preko drugog, pri čemu svaki od slojeva vode ima veći sadržaj soli od sloja koji sc nalazi iznad njega, a slana voda se zagreva sunčevom energijom a izmenjivač toplote je postavljen u najnižem sloju vode koji ima visoku temperaturu, posle čega se slana voda zagrejana u izmenjivaču toplote propušta kroz jedan isparivač radi isparavanja bar dela vode koja sadrži so, posle čega se ovako dobijena para uvodi ujedan kondenzator kako bi se dobila voda iz koje je uklonjena so.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što u bazenu obrazovani donji sloj vode ima sadržaj soli od oko 24 %, srednji sloj ima sadržaj soli od oko 15 % dok gornji sloj vode ima sadržaj soli od 0-4 %.

3. Postupak prema zahtevu 2, naznačen time, što je svaki od slojeva vode načinjen sa visinom od oko 1 m.

4. Postupak prema ma kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se voda koja treba da bude desalinisana upućuje do jednog izmenjivača toplote postavljenog u bazenu a iz jednog šahta koji sadrži vodu, u kom šahtu se nalazi jedan izmenjivač toplote kroz koji prolazi kondenzovana voda.

5. Postupak prema ma kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se vodena para koja je obrazovana u isparivaču podvrgava procesu kondenzovanja u jednom kondenzatoru na koji je priključen jedan rashladni uređaj za dovod ohlađenog vazduha u kondenzator.

6. Postrojenje za desalinizaciju slane vode, koje obuhvata jedan bazen koji sadrži slanu vodu u kome se nalazi jedan izmenjivač toplote, naznačeno time, što su cevi (2) za dovod vode koja treba da se desalinizuje priključene na ulaz izmenjivača (5) toplote a ulaz jednog isparivača (9) povezan je sa izlazom izmenjivača (5) toplote, dok je jedan izlaz isparivača (9) priključen na kondenzator (12) vodene pare koja je obrazovana u isparivaču (9).

7. Postrojenje prema zahtevu 6, naznačeno time, što obuhvata jedan šaht (4) u koji se dovodi morska voda koja treba da se desalinizuje i iz koga se voda upućuje u izmenjivač (5) toplote postavljen u bazenu (1).

8. Postrojenje prema zahtevu 6 ili 7, naznačeno time, što je isparivač (9) priključen na jedan kondenzator (12), i što postrojenje obuhvata jednu pumpu (15) pomoću koje se voda kondenzovana u kondenzatoru (12) može transportovati ujedan prihvatni bazen (1) za vodu.