專利名稱:從含鹽的原水制造蒸汽的蒸汽動力設備的制作方法
發(fā)明屬于蒸氣動力設備的領域，它用于一種設備的建造，制用這種設備可以從含鹽的原水得到蒸氣。此外，這種設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。
在一個已知的從含鹽的原水制備蒸氣的設備中，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凈水儲存器，在凈水儲存器的前面有一個軟化水的裝置，在位于燃氣輪機排氣管路上的最后一個熱交換器后接有一個帶降壓閥門的傾析膨脹器，在傾析膨脹器中產(chǎn)生的蒸氣被引入一個由燃氣輪驅動的壓縮機并隨后送入用戶。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)多個按梯隊排列的冷凝器，冷凝器的類型為多級快速閃蒸式設備。在冷凝器內冷凝水被收集起來并被引到一個最終的冷凝液接收池內(德國專利DE-OS 3020297)。在這樣的一個設備中餾出物是相對的較少的，所產(chǎn)生的蒸氣被作為過程蒸氣加以利用，即在化學工業(yè)中作為加熱其他物質而用。此外，為了原水的軟化需要大量的化學劑。
在一個被人們熟悉的從原水(海水)得到飲用水的設備中，由蒸氣發(fā)生器生成的蒸氣通過一個燃氣輪機后膨脹，然后作為過程蒸氣而引導到原水的蒸發(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。(德國專利DE-OS 3236499;西門子能源工程”，第5期，1983年附刊，“沒有熱能轉換的更好的能量利用，”第32-38頁)。利用這樣的一個設備，能在產(chǎn)生飲用水的同時，又向電網(wǎng)饋送電能，這里的電能的供應具有第二位的重要意義。
對于由海水得到飲用水，人們知道得同樣清楚，那些必需的過程蒸氣和必需的電能可以從一個相鄰的火力發(fā)電場得到。在海水的化學處理過程中需借助于離子交換器對海水進行軟化，并附帶地去掉硫酸根離子。這里為了離子交換樹脂的再生需用鹽水和食鹽溶液。此處的食鹽溶液來自于鹽水(DE-OS 3243147，DE-OS 2233524)。
從一個具有權利要求
1的前述部分的特征的蒸氣動力設備(DE-OS 3020297)出發(fā)，本發(fā)明的任務在于，建造一個同時既能產(chǎn)生電能又能生產(chǎn)大量飲用水的設備，這里產(chǎn)生的電能的多少與產(chǎn)生的欽用水量無關。
為了解決這一任務，根據(jù)本發(fā)明，最后的一個熱交換器由一個蒸氣發(fā)生器所組成，它的新鮮蒸氣出口與帶有一個發(fā)電機和一個后接的冷凝器的燃氣輪機相接;用于軟化原水的設備由一個離子交換器所組成，離子交換器中用于離子交換樹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物理處理凈水的裝置相連;接在燃氣輪機后面的冷凝器的冷凝液的出口處后接一個將冷凝水加工成飲用水的裝置。
這樣的一個蒸氣動力設備的特點首先在于，為了生成燃氣輪機用的蒸氣和得到飲用水，利用了同一個蒸氣發(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，因為這些爐能利用含鹽的水進行工作。同時通過附加的在傾析膨脹器內的濃縮可使得鹽水的食鹽濃度縮到20%。
在本發(fā)明框框內所設想的傾析膨脹器可以是一級的或多級的。在一級的情況下，傾析膨脹器的鹽水出口經(jīng)過一個泵而與其所屬的減壓閥門相連接。在原水和凈水的熱交換器間安有一個凈水貯存器，值得推薦的是，將傾析膨脹器的蒸氣出口和一個除氣器相連，該除氣器屬于凈水儲存器，構成凈水的物理處理裝置。這里在傾析膨脹器和減壓閥門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。
在多級的傾析膨脹器的設計中，可以有目的地按照多級快速蒸發(fā)設備的方式來構成。這種形式設計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機械的除氣器，多級傾析膨脹器的冷凝物的出口與位于燃氣輪機的冷凝器和用于制備飲用水的設備之間的冷凝物導管相連接。
只要在這個新的設備中并非所有的產(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備之間的冷凝物導管上，安裝一個三通閥，它的第三個閥門口與原水導入管相接。與此相反，如在燃氣輪機部分負載運行時應在一定的范圍內保持飲用水產(chǎn)量。那么人們可以將蒸氣發(fā)生器的新鮮蒸氣出口經(jīng)過一個閥門直接與冷凝器的入口相連接。
利用根據(jù)本發(fā)明所制造的蒸氣動力設備，可以根據(jù)選定的新鮮空氣壓力每千瓦小時生成多達10升的飲用水。
在燃氣機后接的冷凝器中進行的燃氣輪機排出氣的冷卻可以不同同的方式進行。在最簡單的情況下，可使原水或機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。冷凝也可以如此進行，即將冷凝器作為附加的海水去鹽設備的一部分，它們的冷凝物同樣引向飲用水制備設制。這個附加的海水去鹽設制也可以涉及一個多級快速蒸發(fā)裝置，它的最后加熱器同時又是燃氣輪機的一個冷凝器。
為了更好地利用冷凝物的熱量，最好將多級快速蒸發(fā)設備的膨脹降壓室與冷凝器的冷凝液出口相接，那個附加的海水去鹽設備可以是一個VPE設備(振動試驗設備)，(小冊子火力發(fā)電聯(lián)盟的“先進的蒸餾技術DWEC”圖3，1983年11月)，它們第一個蒸發(fā)器同時又是燃氣輪機的冷凝器。為了更好地利用冷凝物的熱能，最好將VTE設備的下一個蒸發(fā)器接在第一個蒸發(fā)器的冷凝物的出口上。
三個接的蒸氣動力設備的實施例在圖1到圖3中圖解式地予以說明。
根據(jù)圖1，機械凈水后的海水作為原水RW首先流經(jīng)一個冷凝器1，冷凝器1是用于冷凝燃氣輪機的排出氣體的。冷卻水的一部分將被從冷卻水的循環(huán)回路中導出。并經(jīng)過兩個熱交換器2和3引到一個離子交換裝置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可把原水的溫度調節(jié)到一個對離子交換器最合適的溫度上。
離子交換器4后接有一個凈水儲存器6，凈水儲存器6有一個蒸氣驅動的除氣器，凈水從凈水儲存器6流經(jīng)供水泵7和另一個熱交換器8而進入蒸氣發(fā)生器5。蒸氣發(fā)生器5用化石燃料或核燃料，或用燃氣輪機的廢氣加熱。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)生器筒內凈水將被傾析出來，這里凈水的含鹽量保持在一個可允許的數(shù)值內。經(jīng)過一個在爐內的蒸發(fā)過程和一個相應的水滴分離過程，從蒸氣發(fā)生器5出來的新鮮蒸氣FD幾乎不再含有鹽分這新鮮的蒸氣被導向燃氣輪機13，發(fā)電機14與燃氣輪機13相匹配。根據(jù)選好的壓力，燃氣輪機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存器6內。
從燃氣輪機13出來的蒸氣冷凝器1中被冷凝，并利用一個冷凝液泵經(jīng)過三通閥7而泵入飲水制備設備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將作為凈水儲存器6所屬的除氣器的驅動蒸氣。對于同樣目的，同樣可以利用從燃氣輪機來的放液氣。
通過在傾析膨脹器中傾析水的減壓膨脹，使得析水進一步濃縮，并被引入熱交換器2，隨后到達離子交換器4。離子交換器的離子交換樹脂利用高濃縮的鹽水再生，被用過的鹽水隨后被挪走。
只要從傾析膨脹器中出來的鹽水的濃度還不適合使離子交換樹脂再生需要的濃度，可使從傾析膨脹器10出來的鹽水利用泵11經(jīng)過熱交換器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由從燃氣輪機來的放液氣予以供給，這里產(chǎn)生的冷凝水將引到來自于冷凝1的主冷凝水道中。在從冷凝器1到飲用水制造設備18的冷凝水導管上，安裝有一個三通閥，利用三通閥可將冷凝水的一部分輸入原水管道內。另外平行于燃氣輪機13有一降壓閥19利用降壓閥19可將來自于蒸氣發(fā)生器5的新鮮蒸氣開燃氣輪機而導走，至此所有的必要條件皆已具備，為的是在低飲用水需求時用全負荷驅動燃氣輪機，以及在恒定的飲用水產(chǎn)量下使得電能的生產(chǎn)與當時需求相適應。
在圖2所示的實施例中，傾析膨脹器由根據(jù)多級快速蒸發(fā)設備方式構成的多級冷凝器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脂的再生。在這種情況下，凈水的去氣過程發(fā)生在位于多級傾析膨脹器20前的一個單獨的除氣器21中，或者在多級傾析膨脹器20內一并完成。
只要在這個設備的建造時，總的原水流經(jīng)多級傾析膨脹器20的冷凝器，可以省去離子交換器4的出口和凈水儲存器6之間的聯(lián)接，這也可以想象，把凈水流如此分開，使到只有一部分凈水在多級傾析膨脹器中被加熱，而其他部分則經(jīng)儲水器6和熱交換器8。
圖3的實施例的實質部分與圖1中的實施例相仿，這里沒有對這個設備的蒸氣部分予以說明，其區(qū)別在于一個附加的海水去鹽設備30，這個設備按已知的多級快速蒸氣設備的方式予以制造。這里燃氣輪機的冷凝器1同時又作為多級快速蒸氣設備的終加熱器，此外多級快速蒸發(fā)設備又由于加熱器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出來的冷凝水被引到第一個減壓室，從而與去鹽過程發(fā)生聯(lián)系。附帶而產(chǎn)生的餾出物DE將通過三通閥17而引到飲用水制造設備18。在此設備工作時。原水RW首先引到予加熱器中，然后分成原水流1供給蒸氣動力設備和原水分流2供給多級快速蒸發(fā)設備。
權利要求
1.從含鹽的原水制取蒸氣的蒸氣動力設備，為了加熱原水和凈化處理過的原水，設有多個熱交換器，在熱交換器之間有一個軟化原水的裝置，在最后的一個熱交換器后接有一個傾析膨脹器，其帶有一個蒸氣出口和一個鹽水出口，鹽水出口與一個凈水處理裝置相連接，其特征為-最后的一個熱交換器由一個蒸氣發(fā)生器(5)組成，它的新鮮蒸氣出口與一個帶有發(fā)電機(14)和后接冷凝器(1)的燃氣輪機(13)相連接，-用于軟化原水的設備由一個離子交換器(4)所組成，離子交換器用于離子交換樹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凈水的物理處理裝置(6)相連，-在燃氣輪機后接的冷凝器(1)的冷凝液出口上接有一個從冷凝液制取飲用水的裝置設備。
2.根據(jù)權利要求
1的蒸氣動力設備，帶有一個一級的傾析膨脹器，膨脹器的鹽水出口經(jīng)過一個泵與附屬于膨脹器的減壓閥門相連，在熱交換器之間沒有一個凈水儲存裝置，其特征為給水的物理處理裝置有一個屬于給水儲存器的除氣器。
3.根據(jù)權利要求
2的蒸氣動力設備，其特征為在傾析膨脹器(70)的鹽水出口和減壓閥門之間有一個熱交換器(12)，熱交換器(12)由蒸氣發(fā)生器(5)供給新鮮蒸氣。
4.根據(jù)權利要求
1的蒸氣動力設備，其特征為給水的物理處理裝置由若干熱交換器組成，其一部分構成多級傾析膨脹器(20)的多級快速閃蒸裝置，這里一個凈水的機械除氣器(21)接在熱交換器前，多級除氣器的冷凝液出口與位于冷凝器(1)和飲用水制取設備(18)之間的冷凝液導管相連接。
5.根據(jù)權利要求
1至4中一個的蒸氣動力設備，其特征為在冷凝器(1)和飲用水制取設備(18)之間的冷凝液導管上裝有一個三通閥門，閥門的第二個增開口與原水導管相連。
6.根據(jù)權利要求
1至5中任何一個蒸氣動力設備，其特征為蒸氣發(fā)生器(5)的新鮮蒸氣出口與通過一個閥門(16)直接與冷凝器(1)的入口相連。
7.根據(jù)權利要求
1的蒸氣動力設備，其特征為原水水流經(jīng)接在燃氣輪杋后面的冷凝器(1)。
8.根據(jù)權利要求
1的蒸氣動力設備，其特征為接在燃氣輪機(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備。
9.根據(jù)權利要求
8的蒸氣動力設備，其特征為冷凝器(1)構成一個多級快速閃蒸設備的終端加熱器，設備的減壓膨脹室與冷凝器的冷凝液出口相連。
10.根據(jù)權利要求
8的蒸氣動力設備，其特征為冷凝器(1)構成一個振動試驗設備(VTW-設備)的第一個蒸發(fā)器，該設備后接的蒸發(fā)器連在第一個蒸發(fā)器的冷凝液出口上。
專利摘要
為了在從含鹽的原水制取驅動帶發(fā)電機(14)的汽輪機(13)的過程蒸汽的同時獲得飲用水，將接在一個排污膨脹器(10)前面的、用來加熱已軟化的原水的最后一個熱交換器作為蒸汽發(fā)生器(5)。 汽輪機廢汽的冷凝液流入一個新鮮水制取裝置(18)。由排污膨脹器(10)回流的鹽水用來再生一個離子交換器(4)的離子交換樹脂，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除氣，也可用來加熱給水。
文檔編號F22B3/00GK85104354SQ85104354
公開日1986年12月3日 申請日期1985年6月8日
發(fā)明者孔斯特, 萊朱奧 申請人:克拉卡特沃克聯(lián)合公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan