AT397078B

AT397078B - Verfahren und vorrichtung zur thermischen brauchwasserreinigung

Info

Publication number: AT397078B
Application number: AT0022192A
Authority: AT
Original assignee: Schiestl Adolf
Priority date: 1992-02-10
Filing date: 1992-02-10
Publication date: 1994-01-25
Also published as: WO1993016004A1; AU3337393A; ATA22192A; AU670056B2

Description

AT397078B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Gebranchwasserreinigung, wobei in mehreren hintereinandergeschalteten Wärmetauscherstufen Brauchwasser verdampft und der Brauchwasserdampf der einen Stufe zum Verdampfen des Brauchwassers der nächsten Stufe verwendet wird.

Herkömmliche Verfahren zur Reinigung von Schmutz- oder Fäbrikationswässem sind meist sehr 5 aufwendig und daher auch teuer und weisen darüberhinaus eine schlechte Energiebilanz auf.

Beispielsweise zeigt die DE-OS 22196S0 ein Destillierverfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung mit in Reihe geschaltenen Destillationsphasen, wobei über die einzelnen Stufen ein Temperaturabbau erfolgt. Die zusammenarbeitenden Wärmetauscher sind daher nachteiligerweise unterschiedlich ausgeführt, da zwischen den einzelnen Stufen ein Druckunterschied auftritt. Weiters müssen . 10 immer mehr Wärmetauscher eingesetzt werden, wobei das Kondensat die folgenden Wärmetauscher durchlaufen muß und nicht abgezogen werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden und ein einfaches, billiges und unter geringem Energieaufwand durchführbares Verfahren vorzusehen.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß jede Wärmetauscherstufe auf gleicher Temperatur gehalten ist, 15 wobei die erste Wärmetauscherstufe extern gespeist ist, und die zwischen den hintereinandergeschalteten Wärmetauscherstufen anfallende Temperaturdifferenz kompensiert wird, und daß an jeder Wärmetauscherstufe Kondensat abgenommen und einer gemeinsamen Leitung zugeführt wird.

Nach einer weiteren Ausbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Temperatur der Wärmetauscherstufen ein Medium, vorzugsweise Heißdampf, verwendet wird, das nach dem 20 Durchlauf durch jeweils eine Wärmetauscherstufe einer Sammelleitung zugeführt wird und zum Verdampfen des Brauchwassers der ersten Wärmetauscherstufe dient.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß das der Konstanthaltung der Temperatur der Wärmetauscherstufen dienende Medium nach seinem Durchlauf durch die Wärmetauscherstufen einem Verbraucher zugeführt wird, und daß die ans der letzten Wäimetauscherstufe abgeführte Wärme zum 25 Verdampfen des Brauchwassers der ersten Wärmetauscheistufe dient

Die Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches dadurch gekennzeichnet ist daß jede Wärmetauscherstufe einen Überhitzer, eine Verdampferschlange und einen Anschluß an eine gemeinsame Speiseleitung für das Brauchwasser umfaßt, daß jede Verdampferschlange mit einer das Kondensat transportierenden gemeinsamen Leitung verbunden ist daß eine 30 Wärmetauscherstufe mit der nächsten Wärmetauscherstufe über eine den erzeugten Dampf in die Verdampferschlange der nächsten Wäimetauscherstufe transportierende Leitung verbunden ist und daß jeder Überhitzer sowie die Verdampferschlange der ersten Wärmetauscherstufe mit einer externen Wärmequelle verbunden sind.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß jede Wärmetauscherstufe mit einem Auslaß für die 35 abgesetzten Verunreinigungen versehen ist

Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, daß jeder Überhitzer eine Abführleitung für das ihn durchlaufende Medium aufweist welche mit einer Sammelleitung verbunden sind, und daß die Sammelleitung an die Speiseleitung der Verdampferschlange der ersten Wärmetauscherstufe angeschlossen ist

Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet daß die Abführleitung 40 eines jeden Überhitzers mit einem Verbraucher gekoppelt ist, und daß die Abführleitung für den Dampf der letzten Wäimetauscherstufe mit dem Eingang der Verdampferschlange der ersten Wärmetauscherstufe verbunden ist

Die Erfindung wird nun im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der angeschlossenen Zeichnung näher beschrieben. 45 Es zeigen Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung und Fig. 2, 3 spezielle Ausffihrungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Anordnung mehrerer Wärmetauscher (1, Γ, 1", Γ") dargestellt von welchen jeder über eine Brauchwasserleitung (2) mit Brauchwasser versorgt wird. Jeder Wärmetauscher ist in seinem oberem Bereich mit einem Überhitzer (3, 3', 3", 3"'), sowie einer Verdampferschlange (4,4', 4", 4”') und einem 50 Auslaß (5,5’, 5", 5m) versehen, über welchen die abgesetzten Verunreinigungen aus dem Wärmetauscher entfernt werden. Die Verdampferschlange (4) ist über eine Speiseleitung (6) mit einer nicht dargestellten externen Wärmequelle verbunden. Beispielsweise läuft Heißdampf durch die Verdampferschlange. In dem bis knapp unterhalb des Überhitzers (3) mit Brauchwasser gefüllten Wärmetauscher wird dieses verunreinigte Brauchwasser nun verdampft. Der Dampf wird im Bereich des Überhitzers über eine Leitung (7) in die 55 Verdampferschlange (4*) des nächsten Wärmetauschers geführt. Der zufolge des Verdampfens des Brauchwassers entspannte, die Verdampferschlange (4) durchlaufende Heißdampf wird als Kondensat über die Leitung (8) abgeführt und in einer Sammelleitung (9), an welche sämtliche Verdampferschlangen angeschlossen sind, zur weiteren Verwendung abgeführt. Das derart gereinigte Medium kann beliebig weiterverwendet werden. Der für den ersten Wärmetauscher beschriebene Vorgang wird nun in jedem weiteren 60 Wärmetauscher wiederholt Da der den ersten Wärmetauscher verlassende Dampf naturgemäß eine geringere Temperatur als das die erste Verdampferschlange (4) durchlaufende Medium aufweist, wird in diesem Wärmetauscher der Überhitzer (3*) eingesetzt um die im Wärmetauscher (1) herrschende Temperatur wieder -2-

Claims

AT397078B herzustellen. Dieser Vorgang wiederholt sich in allen weiteren Wärmetauschern. Die Überhitzer weiden ebenfalls von der externen Wärmequelle gespeist. Sämtliche Wärmetauscher werden auf konstanter Temperatur gehalten. Es müssen dabei allerdings nur die Oberflächen und Abschlämmverluste zusätzlich abgedeckt werden. Die gesamte sonstige Verdampfungswärme wird von einem Wärmetauscher an den nächsten 5 Wärmetauscher weitergegeben. Mt den Überhitzern muß also nur eine geringe Wärme zngeführt werden. Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung ist in Ing. 2 dargestellt. Die von der externen Wärmequelle gespeisten Überhitzer (3,3% 3”, 3”') weisen eine Abfiührldtnng (9,9', 9", 9'") auf, welche zu ein» Sammelleitung (10) führen, die das Medium, welches in den einzelnen Wärmetauschern nur ein» geringen Teil seiner Energie abgegeben hat, wieder zurück in die Speiseleitung (6) für die »sie Verdampferschlange (4) 10 führt Die weitere Speisung der Verdampferschlange direkt durch die externe Wärmequelle kann nun entfallen. Ab diesem Zeitpunkt arbeitet auch im Wärmetauscher (1) der Überhitzer (3), welcher anfangs, als die Erhitzung des Brauchwassers ausschließlich durch die externe Wärmequelle erfolgte, nicht zum Einsatz kam. Die Wärmebilanz wird durch diese Schaltung wesentlich verbessert, da der überhitzte Dampf eine wesentlich geringere Verdampfungswärme hat. Durch das Ausnutzen der Wärme des ersten Wärmetauschers kann so eine 15 Vielzahl von Wärmetauschern betrieben werden. Die Anzahl der zu verwendenden Wärmetauscher ist von den Randbedingungen wie z. B Druck und Temperatur abhängig und fußt insbesondere auf dem Verhältnis von Verdampfungsenergie zu Überhitzungsenergie. Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist in Pig. 3 dargestellt. Bei dieser Ausführung geht das aus den Überhitzern anstretende Medium nicht in eine wie im 20 Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dargestellte Sammelleitung (10), sondern wird direkt einem Verbraucher zugeführt. Die Abführleitung (7'") für den im letzten Wärmetauscher erzeugten Dampf wird mit der Verdampferschlange (4) des ersten Wärmetauschers (1) verbunden, d. h, die im letzten Wärmetauscher verbleibende Energie wird dem ersten Wärmetauscher zugeführt. Das gereinigte Kondensat wird wie in den vorhergehenden Beispielen abgenommen und kann einer beliebigen Verwendung zugeführt werden. Die 25 Überhitzer (3, 3’, 3”, 3"') halten durch Zufuhr geringer Energie die Wärmetauscher auf konstanter Temperatur. Das im Beispiel 2 gezeigte Ansführungsbeispiel könnte Anwendung finden für Wasserbereitstellung für solare Wasserstofferzeugung. Die in Beispiel 3 gezeigte Ausführung könnte in einer Heizzentrale Verwendung finden, wo das aus den Überhitzern austretende Medium einem Heizkessel zugeführt wird. 30 PATENTANSPRÜCHE 35 1. Verfahren zur thermischen Brauchwasserreinigung, wobei in mehreren hintereinandergeschalteten Wärmetauscherstufen Brauchwasser verdampft und der Brauchwasserdampf der einen Stufe zum Verdampfen des Brauchwassers der nächsten Stufe verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede 40 Wärmetauscherstufe (1, Γ, 1", Γ") auf gleicher Temperatur gehalten ist, wobei die erste Wärmetauscherstufe (1) extern gespeist ist und die zwischen den hintereinandergeschalteten Wärmetauscheretufen anfallende Temperaturdifferenz kompensiert wird, und daß an jeder Wärmetauscherstufe Kondensat abgenommen und einer gemeinsamen Leitung (8) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Temperatur der Wärmetauscherstufen ein Medium, vorzugsweise Heißdampf, verwendet wird, das nach dem Durchlauf durch jeweils eine Wärmetauscherstufe einer Sammelleitung (10) zugeführt wird und zum Verdampfen des Brauchwassers der ersten Wärmetauscherstufe dient (Fig. 2).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Konstanthaltung der Temperatur der Wärmetauscherstufen dienende Medium nach seinem Durchlauf durch die Wärmetauscheretufen einem Verbraucher zugeführt wird, und daß die aus der letzten Wärmetauscherstufe (1,1’, 1”, 1***) abgeführte Wärme zum Verdampfen des Brauchwasser der ersten Wärmetauscherstufe (1) dient (Fig. 3).
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wärmetauscherstufe (1,1’, 1", 1'") einen Überhitzer (3,3’, 3”, 3’·’), eine Verdampferschlange (4,4’, 4", 4"') und einen Anschluß an eine gemeinsame Speiseleitung (2) für das Brauchwasser umfaßt, daß jede Verdampferschlange mit einer das Kondensat transportierenden gemeinsamen Leitung (8) verbunden ist, daß eine Wärmetauscherstufe (1) mit der nächsten Wärmetauscherstufe (1*) über eine den erzeugten Dampf in die 60 Verdampferechlange (4') der nächsten Wärmetauscherstufe (1’) transportierende Leitung (7) verbunden ist, und daß jeder Überhitzer (3,3', 3”, 3'") sowie die Verdampferschlange (4) der erst» Wärmetauscherstufe (1) mit einer externen Wärmequelle verbunden sind. -3- AT 397 078 B
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wärmetauscherstufe mit einem Auslaß für die abgesetzten Verunreinigungen versehen ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Oberhitzer (3,3', 3", 3"') eine Abführleitung (9) für das ihn durchlaufende Medium aufweist, welche mit einer. Sammelleitung (10) verbunden sind, und daß die Sammelleitung (10) an die Speiseleitung (6) der Verdampferschlange (4) der rasten Wärmetauscherstufe (1) angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (9) eines jeden Überhitzers mit einem Verbraucher gekoppelt ist, und daß die Abführleitung (7'*') für den Dampf der letzten Wärmetauscherstufe (1"') mit dem Eingang der Verdampferschlange (4) der ersten Wärmetauscherstufe (1) verbunden ist. 15 Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 20