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Drucktauscher

Bei der Meerwasserentsalzung nach dem RO-Verfahren (engl. Reverse Osmosis (Umkehrosmose)) können zur Energierückgewinnung anstelle der herkömmlichen Turbinenlösungen Drucktauscher eingesetzt werden. Im Drucktauscher wird die hydraulische Energie der Sole (engl. brine) direkt auf das frische Meerwasser (engl. feedwater) übertragen (siehe auch Meerwasserentsalzungsanlage).
siehe Abb. 1 Drucktauscher

Arbeitsprinzip mit zwei Förderrohren 

  • Zum Drucktauscher gehören zwei Förderrohre, die gleichzeitig betrieben werden. An einem Ende der Förderrohre befindet sich der Rückschlagventilblock, am anderen der Drehschieber.
    siehe Abb. 2 Drucktauscher
  • Der Drehschieber ist zur Anlage hin mit der Rohrleitung verbunden, durch die die Sole fließt. Der Rückschlagventilblock ist mit Meerwasserverrohrung verbunden. Auf jeder Seite gibt es jeweils ein Hoch- und ein Niederdruckrohr für Meerwasser und Sole.
  • Der Drucktauscher arbeitet in Zyklen, wobei jeder Zyklus durch eine Drehung des Drehschiebers um 180° definiert ist. Jeder Zyklus besteht aus einer Niederdruck- (Strömung vom Rückschlagventilblock zum Drehschieber) und einer Hochdruckphase (Strömung vom Drehschieber in Richtung des Rückschlagventilblocks). In der Niederdruckphase werden die Förderrohre mit Meerwasser gefüllt, in der Hochdruckphase wird das Meerwasser in die Anlage gefördert. 
  • Der Drehschieber wird von einem Servomotor (Getriebe) angetrieben. Durch Drehen des Drehschiebers verändert sich der Druck in den Förderrohren, und die Strömung ändert die Richtung. Die Förderrohre arbeiten abwechselnd, ein Rohr mit Niederdruck und das andere mit Hochdruck. Die Strömungsrichtung in den Rohren ist stets entgegengesetzt. In jedem Förderrohr kann sich ein Kolben befinden, der die Flüssigkeiten Meerwasser und Sole voneinander trennt. 
  • Um Meerwasser zu entsalzen, werden Drücke zwischen 50 und 80 bar benötigt. Eine Hochdruckpumpe sorgt für den Vordruck, der für den Umkehrosmoseprozess erforderlich ist. Die verbleibende aufkonzentrierte Sole tritt mit hohem Druck aus dem Membran-Behälter aus und gibt diesen im Drucktauscher wieder an das frische Meerwasser ab. Eine Rezirkulationspumpe fördert dieses anschließend zu den Membranen.
  • Die Drucktauscher-Steuerung erfasst alle Betriebszustände der übergeordneten RO-Anlage und verarbeitet diese zu einer optimierten Fahrweise.So beschleunigt und verzögert sie die Wassersäulen in den Drucktauscherrohren so sanft, dass beim Schalten der Drehventile des Drucktauschers keine Pulsationen auftreten. Alle Komponenten einschließlich der Hochdruck- und Rezirkulationspumpen sind aus seewasserfesten Werkstoffen.

Ausführung mit zwei Förderrohren Abb. 1 Drucktauscher: Model einer Meerwasserentsaltzungsanlage Abb. 2 Drucktauscher: Ausführung mit zwei Förderrohren

Drucktauscher