DURCHKALTE-WARME-KOPPLUNG,GASWARMEPUMPEVERBRENNUNGSMASCHINE

Verfahren zur Meerwasserentsalzung und Trinkwassergewinnung in einer Kälte-Wärme-Kopplung mit Hilfe einer Gaswärmepumpe , ange¬ trieben von einer Verbrennungsmaschine. ( Elektro-Motorenantrieb auch möglich.)Verfahren zur Meerwasserentsalzung durch Kälte- Wärme-Kopplung.Gaswärmepumpe-Verbrennungsmaschine. Das Verfahren dient zur Gewinnung von Wasserdestillat bzw.Kes¬ selspeisewasser durch Verdampfung von Meereswasser oder Salz¬ lösungen. Das Wasserdestillat kann als Gebrauchswasser verwendet oder zu Trinkwasser aufbereitet werden.

Bei den thermischen Verfahren zur Gewinnung von Destillat aus Meerwasser, ist der Wärmepreis neben den Anlagekosten, der Haupt¬ faktor in der Kalkulation des Trinkwasserpreises als Endprodukt. Der Wärmepreis ist ein laufender Kostenaufwand, deshalb ist-es entscheidend diesen möglichst niedrig zu halten. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, in dem die Entsalzungs¬ anlage mit einer Anlage zur Kälteerzeugung kombiniert wird. Die Verdampfung in der Entsalzungsanlage wird durch die Abwärme der Kälteerzeugung und die Abwärmen der Antriebsmaschine der Kälte¬ kompressoren betrieben.

In Gebieten, wo das Trinkwasser aus dem Meer gewonne ^' wird, sind tropische Gebiete, wo riesige Mengen an Kälte erzeugt wer¬ den. Klimatisierung der Wohnräume sowie Lagerhallten ist eine Notwendigkeit wie Trinkwassererzeugung, um überhaupt das Leben von Menschen zu ermöglichen.

Es liegt nahe, die Erzeugung des Wassers aus dem Meer mit der Erzeugung der Kälte zu kombinieren. Außentemperaturen von 45 - 50 °C sind die Regel für 6 Monate im Jahr. Bekanntlich arbeitet eine Kälteerzeugungsanlage und eine Gaswärmepumpe nach dem selben Prinzip. Der Unterschied besteht daraus, bei der Kälteerzeungungsanläge ist die Kälte-Erzeugung im Vordergrund, umgekehrt steht die Wärme-Erzeugung bei der Gaswärmepumpe im Vordergrund.

Bei diesen technischen Mitteln ist die Erzeugung von Kälte im¬ mer verbunden mit der Erzeugung von Wärme und umgekehrt. Nach dieser Erfindung wird es möglich, in einer kombinierten Anlage Kälte und Wärme gleichzeitig, beide zum nutzvollen Einsatz zu bringen. Die Kälte, die primär erzeugt werden muss, und dessen Abwärme, die für die Entsalzungsanlage benötigte Wärrneenergij darstellt. ^■ _OMPI Die erzeugte Kälteleistung kann in einem Fernkältenetz die ver¬ schiedenen Verbraucher erreichen. Klimatisierung von Hotels und Stadtteilen, sowie Kühlhäuser für Lebensmittel und Medikamente sind nur wenige Beispiele der Kältenutzung. Das erzeugte Wasser kann ebenfalls im selben Verbundnetz an die Verbraucher gelei¬ tet werden.

Das Verfahren bedient sich einer Anlage, die in der Hauptsache aus einem Kaltwassersatz und einer mehrstufigen Destillations- anläge.

Der Kaltwassersatz besteht aus Verdampfer-Kondensator und Gas¬ kreis mit Kompressor und Regelventil.

Die im Verdampfer erzeugte Kälte wird an das Fernkältenetz über¬ tragen und zum Verbraucher geleitet.

Der Kaltwassersatz kann zweistufig oder als Kasskadenschaltung zweier Kältekreise ausgeführt werden. Durch diese Schaltung wird ermöglicht, eine Temperatur unter O °C auf der Kälteseite, und etwa 100 °C auf der Wärmeseite (Kondensator). Diese Abwärme die im Kondensator abgeführt werden muss, wird auf das vorgewärmte Rohwasser übertragen und bringt es, zusam¬ men mit den Abwärmen der Antriebsmaschine, auf End-Vorwärme¬ temperatur. Fig. 2.

Die mehrstufige Destillationsanläge, bei der jede Stufe eine Entspannungskammer aufweist, die mit Vorwärmeaustauscher das durchfliessende Rohwasser stufenweise vorwärmt und in einem Endvorwärmer auf Endvorwärmetemperatur bevor es in die Entspan¬ nungskammer der ersten Stufe einströmt, durch den herrschenden Unterdruck teilweise verdampft und die steigende Dampfbrüden am Vorwärmeaustauscher kondensieren und als Destillat nieder¬ fällt. Der Vorgang wiederholt sich in jeder weiteren Stufe, da der Sättigungsdruck der Flüssigkeit immer unterschritten wird mit stetig fallendem Unterdruck in Richtung Endstufe. Der Endvorwärmer der mehrstufigen Destillationsanlage ist mit dem Kondensator des Kaltwassersatzes zu einer Einheit zusammen- gefasst. Die Abwärme des Kondensators wird auf das vorgewärmte Rohwasser übertragen und bringen es auf Endvorwärmetemperatur. Ein Teilstrom des vorgewärmten Rohwassers fliesst durch zwei hintereinander geschaltete Wärmeaustauscher, und wird durch die Abgas und Kühlungs-Wärme der Antriebsmaschine ebenfalls auf.Endvorwärmetemperatur aufgeheizt. Das Destillat wird entnommen und dem Verbraucher als Gebrauchs- wasser zugeleitet oder zu Trinkwasser aufbereitet. Aus der End¬ stufe fliesst die an Salz angereicherte Ablauge heraus. Das vorbereitete Rohwasser tritt in 1 in die Desta11ationsan¬ läge ein. In 2 der Vorwärmeaustauscher wird das Rohwasser stu¬ fenweise vorgewärmt und im Endvorwärmer 3 auf Endvorwärmetem¬ peratur aufgeheizt. In den Wärmeaustauschern 4 wird ebenfalls die Abwärme der Antriebsmaschine auf ein Teilstrom übertragen. In der Entspannungskammer 5 Teilverdampfung und Brüden steigen und auf 2 zu Destillat kondensieren, das bei 7 abgezapft wird. Nach Passieren aller Stufen wird die Ablauge bei 6 abgelassen. Eine Pumpe saugt die nicht kondensierbaren Gase und sorgt für den notwendigen Unterdruck.

Diese Anlagenkombination ermöglicht den Verzicht auf elektri¬ sche Stromerzeugung, das teuere Anlagen benötigt sowie Vertei¬ lernetze. Strom wird in der Regel für Kälteerzeugung und Kli¬ matisierung eingesetzt. Es gilt, dass Kaltwasser weniger ge¬ fährlich ist als Strom.

Die Ersparnis an Primärenergie für Destillatgewinnung gegen¬ über Anlagen mit Kesselbefeuerung ist erheblich. Nur 2,7 kg Oel m ³ Destillat gegenüber 11 kg Oel m ³ Destillat bei konventioneller Kesselbefeuerung werden verbraucht. Die Verteilung von dem Produkt Trinkwasser im selben Vertei¬ lernetz der Fernkälte erbringt dazu eine erhebliche Ersparnis im Kommunalbereich.

Die Antriebsmaschine kann auf der Stirnseite einen Stromgene¬ rator betreiben, zur Deckung des Bedarfs für Pumpenarbeiten. Das bedeutet, dass die Anlage unabhängig vom Stromnetz in ent¬ fernten Wüstengebieten eingesetzt werden kann. Meereswasser und Wasserlösung-Entsalzung durch Gefrierung und Aus ristallisieren von Süsswassereiskristallen. Die in der obengenannten Anmeldung Kälteleistung für Kühlzweck und Klimatisierung zur Verfügung steht, kann man durch Gefrier ebenfalls Meereswasser entsalzen. Diese Kälteleistung kann in einem Zwischenverfahren Rohwasser bzw. Ablauge von der Destil lationsanlage zum Gefrieren bringen. Süsswasser gefriert in Form von Eiskristallen aus der Salzsole und durch das niedrige re spezifische Gewicht zur Oberfläche aufgetrieben werden. Das Auskristallisieren und Schwemmen durch Auftrieb wird be- •schleunigt, indem man winzige Kugeln aus Plastik oder ähnli¬ chen mit oder ohne Füllung in einer bestimmten Höhe durch eine Schleuder verteilt. Diese tiefgekühlten Kugeln wirken in der unterkühlten Salzsole als Keime für die Kristallisation und schnelle Wachstum der Süßwasserkristalle. Das niedrige spezi¬ fische Gewicht bewirkt einen zusätzlichen Auftrieb in Richtung Oberfläche. Das Rohwasser oder von der Destillationsanläge abgezapfte Ablauge in Wärmeaustauscher 1 durch die Endablauge der Gefrieranlage vorgekühlt und dann gelangt in das Aus- kristallisierungsgefäss 2, wo es weiter gekühlt wird. Die im Tiefkühlraum 8 tiefgekühlten Kugeln werden durch Schleuder 9 verteilt. Auf den Kugeln kristallisiert Süßwasser in Form von Kristallen aus der Salzsole heraus und wachsen während sie zur Oberfläche aufsteigen. Durch die Rutsche 3 nach einer Süsswasserwäsche fallen die Kristalle in die Zentrifuge 4. Der noch anhaftende Salzwasserrest wird herausgeschleudert und durch 10 nach 2 zurückgeleitet. Die Süsswasserkristalle fallen zu Wärmeaustauscher 5, wo sie verflüssigt werden, durch das Sieb 6 hindurch als Süsswasser durch das Rohr 7 zum Verbrauche Die im Wärmeaustauscher 5 zurückgewonnene Kälte kann endgültig für die verschiedenen Kühlzwecke und Klimatisierung genutzt we den.

Die Kugeln werden zum Tiefkühlraum 8 zurückgefördert und blei¬ ben im Kreislauf.

Durch dieses Verfahren ist es möglich überall, wo Kälte erzeug wird, durch eine zwischen Schaltung, Meerwasser zu entsalzen und die Kälte hinter dem für den eigentlichen Einsatz ver¬ wenden. Das ist besonders wichtig, da im Winterbetrieb der oben genann¬ ten Anmeldung reichlich Kälteleistung zur Verfügung steht. Die Wasserproduktion läuft das ganze Jahr über.