ОПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ПОЛУЧЕНИЕМ ХОЛОДА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (ВАРИАНТЫ)
DESALINATION INSTALLATION GENERATING COLD AND ELECTRIC POWER (VERSIONS)

Изобретение относится к области энергетики, предназначено для одновременного получения пресной воды, холода и электроэнергии.
Известна судовая опреснительная установка, предназначенная для опреснения воды с помощью ступеней испарения (парогенераторы), каждая из которых выполнена в виде корпуса с сепаратором и испарителем поверхностного типа (со змеевиковой поверхностью нагрева), погруженным в объем морской воды данного корпуса, включающая конденсатор, насосы (рассольный, эжекторный и др.) и соединительные трубопроводы с разобщительной арматурой, при этом испаритель второй ступени испарения сообщен на входе посредством трубопровода с полостью верхней части корпуса первой ступени, а вход испарителя первой ступени испарения сообщен посредством трубопровода с источником греющей среды, конденсатор на входе сообщен посредством трубопровода с полостью верхней части корпуса второй ступени испарения, а отводящий трубопровод конденсатора имеет сообщение со сборником дистиллята, и на его протяжении установлены разобщительные клапаны, в днище корпуса каждой ступени испарения вмонтирован отводящий рассол трубопровод, на отводящем рассол трубопроводе корпуса второй ступени испарения установлен рассольный насос, а сам данный корпус имеет сообщение с источником морской воды, причем отводящий трубопровод испарителя второй ступени испарения имеет сообщение со сборником дистиллята (Установка типа ИКВ - 39/6М. Слесаренко В.Н., Слесаренко В.В. Судовые опреснительные установки. - Владивосток: МГУ, 2001. - 448 с., рис.2.10, рис.2.11, с.34-36).
Недостатками данной установки является то, что она не вырабатывает холод и электроэнергию, также удельный расход электроэнергии на вспомогательные механизмы достаточно высок и равен 1,4…24 кВт·час на тонну полученного дистиллята.
Известен компрессионный холодильный агрегат, содержащий соединенные в замкнутый циркуляционный контур хладагента компрессор, испаритель и теплообменный конденсатор водяного охлаждения (Иванов О.П. Конденсаторы и водоохлаждающие устройства. - Л.: Машиностроение, 1980. - 164 с.).
Недостатками этого устройства являются то, что оно не вырабатывает электроэнергию, не опресняет воду.
Технический результат, который получен при осуществлении изобретения, заключается в экономии потребляемой электроэнергии, а также получении холода и электроэнергии.
Задача решается тем, что в предлагаемой нами опреснительной установке с получением холода и электроэнергии установлены подающий и обратный трубопроводы в охлаждаемом объекте, минерализатор, регулирующий вентиль, осмотическая емкость, турбина, электрогенератор, вакуумный насос, который установлен в генераторе пара, а также установка содержит солнечный коллектор с насосом, прокачивающим теплонесущую жидкость.
Поставленная техническая задача в равной степени достигается также и другим вариантом опреснительной установки с получением холода и электроэнергии, по которому в предлагаемой нами опреснительной установке с получением холода и электроэнергии установлены подающий и обратный трубопроводы в охлаждаемом объекте, минерализатор, регулирующий вентиль, осмотическая емкость, турбина, электрогенератор, вакуумный насос, который установлен в генераторе пара, а также нагрев воды в генераторе пара производится с помощью выхлопа газотурбинной установки, состоящей из камеры сгорания, компрессора, газовой турбины и электрогенератора.
Поставленная техническая задача в равной степени достигается также и третьим вариантом опреснительной установки с получением холода и электроэнергии, по которому в предлагаемой нами опреснительной установке с получением холода и электроэнергии установлены подающий и обратный трубопроводы в охлаждаемом объекте, минерализатор, регулирующий вентиль, осмотическая емкость, турбина, электрогенератор, вакуумный насос, который установлен в генераторе пара, а также нагрев воды в генераторе пара производится с помощью выхлопа двигателя внутреннего сгорания, который вращает электрогенератор.
Данные установки позволяют одновременно производить электрическую энергию, холод и пресную воду для обеспечения тремя видами энергий промышленных и частных потребителей.
Заявляемая группа изобретений - опреснительная установка с получением холода и электроэнергии - поясняется следующими чертежами:
На фигуре 1 изображена опреснительная установка с получением холода и электроэнергии - вариант 1.
На фигуре 2 изображена опреснительная установка с получением холода и электроэнергии - вариант 2.
На фигуре 3 изображена опреснительная установка с получением холода и электроэнергии - вариант 3.
Установка для опреснения воды с получением холода и электроэнергии на фиг.1 состоит из насоса 1 для закачки морской воды в генератор пара 2 и осмотическую емкость 3. Генератор пара 2 снабжен сепаратором пара 4 и вакуумным насосом 5 для понижения давления. Нагрев морской воды в генераторе пара 2 производится с помощью теплонесущей жидкости солнечного коллектора 6, который нагревается солнечным излучением. Пар, пройдя сепаратор пара 4, поступает в конденсатор 7, где конденсируется в жидкость. Из конденсатора жидкость проходит через регулирующий вентиль 8 и поступает в испаритель 9, где происходит теплообмен между теплоносителем испарителя 9 и теплоносителем охлаждаемого объекта 10. Из охлаждаемого объекта 10 теплоноситель по подающему трубопроводу 11 направляется к потребителям и возвращается по обратному трубопроводу 12 в охлаждаемый объект 10. Затем пары воды отсасываются насосом 13 и конденсируются в жидкость, и жидкость поступает в минерализатор 14, после чего вода направляется к потребителю. Вода из осмотической емкости 3 подается в турбину 15, которая вращает электрогенератор 16, а затем отработанная вода сбрасывается. Прокачка теплонесущей жидкости в солнечном коллекторе осуществляется с помощью насоса 17.
На фигуре 2 предложена опреснительная установка с получением холода и электроэнергии. Ее отличием от фиг.1 является то, что на фиг.2 функцию нагрева воды в генераторе пара 2 выполняет выхлоп газотурбинной установки 18, состоящей из компрессора 19 для подачи воздуха в камеру сгорания 20, газовой турбины 21 и электрогенератора 22.
На фигуре 3 предложена опреснительная установка с получением холода и электроэнергии. Ее отличием от фиг.1 является то, что на фиг.3 функцию нагрева воды в генераторе пара 2 выполняет выхлоп двигателя внутреннего сгорания 23, соединенного с электрогенератором 24.
Опреснительная установка с получением холода и электроэнергии работает следующим образом.
Нагретый теплоноситель солнечным излучением в солнечном коллекторе 6 циркулирует по системе с помощью насоса 17, что обеспечивает теплообмен с морской водой в генераторе пара 2. Морская вода транспортируется в установку с помощью насоса 1. Вакуумный насос 5 создает разряжение в генераторе пара 2, что способствует парообразованию при невысоких температурах. Пар проходит через сепаратор пара 4 и поступает в конденсатор 7, где конденсируется, отдавая свое тепло морской воде, поступающей с помощью насоса 1 в генератор пара 2. Из конденсатора 7, проходя регулирующий вентиль 8, понижая свое давление, конденсируемый пар поступает в испаритель 9, где происходит теплообмен между теплоносителями испарителя 9 и охлаждаемого объекта 10. Из охлаждаемого объекта 10 теплоноситель по подающему трубопроводу 11 направляется к потребителям и возвращается по обратному трубопроводу 12 в охлаждаемый объект 10. Из испарителя 9 пары хладагента с помощью насоса 13 отсасываются и конденсируются в воду, вода, проходя минерализатор 14, поступает к потребителю. По мере выпаривания пресной воды из генератора пара 2 раствор воды становится все более концентрированным. При повышении концентрации воды в генераторе пара 2 происходит ее постепенный сброс и набор новой порции морской воды. Сброс воды происходит постепенно, чтобы не потерять весь запас тепла, накопленный в нагретой воде. Сбрасываемая концентрированная вода поступает в осмотическую емкость 3. В одну из частей осмотической емкости 3, разграниченной полупроницаемой мембраной, поступает морская вода, в другую концентрированный рассол из генератора пара 2. За счет разной концентрации солей морской воды и концентрированного раствора молекулы воды из части осмотической емкости 3 с морской водой, стремясь выровнять концентрацию соли, переходят через мембрану в часть осмотической емкости 3 с концентрированным раствором. Поток морской воды, проникающий сквозь поры мембраны, наращивает давление в резервуаре с концентрированным рассолом, тем самым позволяя раскручивать турбину 15. Турбина раскручивает генератор 16 и вырабатывается электрический ток. Отработанная вода сбрасывается в море.
Второй вариант опреснительной установки с получением холода и электроэнергии работает аналогично первому. Отличие заключается в том, что производство пара в генераторе пара 2 осуществляется с помощью выхлопа газотурбинной установки 18. Воздух подается в камеру сгорания 20 с помощью компрессора 19 для подачи воздуха в камеру сгорания 20. В камеру сгорания 20 также подается топливо, для создания топливно-воздушной смеси, которая поджигается. Образовавшийся в результате горения газ раскручивает газовую турбину 21, которая вращает электрогенератор 22, вырабатывающий электрический ток. Отработанный выхлоп поступает в генератор пара 2 для производства пара из морской воды. После прохождения выхлопом генератора пара 2 он выбрасывается в окружающую среду.
Третий вариант опреснительной установки с получением холода и электроэнергии работает аналогично первому. Отличие заключается в том, что производство пара в генераторе пара 2 осуществляется с помощью выхлопа двигателя внутреннего сгорания 23. Воздух и топливо подается в двигатель внутреннего сгорания 23, соединенный с электрогенератором 24. Двигатель 23 вращает электрогенератор 24, и вырабатывается ток. Образовавшийся в результате работы двигателя выхлоп поступает в генератор пара 2 для производства пара из морской воды. После прохождения выхлопом генератора пара 2 он выбрасывается в окружающую среду.
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемая опреснительная установка с получением холода и электроэнергии имеет более высокую экономию потребляемой электроэнергии, вплоть до полной компенсации энергозатрат на собственные, больший коэффициент полезного действия, а также позволяет получать холод и электроэнергию.