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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entgasung von Wasser
und zur Trennung einer Dampf/Wasser Mischung in Dampf und Wasser.
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Zahlreiche
Ausführungsformen
von Vorrichtungen zur Entgasung von Wasser sind bekannt. Eine Vorrichtung
zur Entgasung von Wasser, die aus der niederländischen Patentbeschreibung
1 455 516 bekannt ist, umfasst einen horizontalen Behälter mit einem
oder mehreren Zerstäubern,
die oben im Behälter
angeordnet sind und mit einer Verbindung für die unter Druck erfolgende
Zufuhr von Wasser versehen sind, welches entgast werden soll, mit
einem oder mehreren Auslässen
für Gase,
die abgesondert wurden, wobei besagte Auslässe an der Oberseite des Behälters angeordnet
sind, einem Verteilerrohrsystem, das im Behälter angeordnet ist und eine
Zufuhrverbindung für
Dampf besitzt und sich in den Behälter hinein in der Nähe der Unterseite
des Behälters öffnet, sowie
mit einem Auslass für
entgastes Wasser, welcher an der Unterseite des Behälters angeordnet
ist. Während
der Benutzung ist ein großer Teil
des Behälters
mit Wasser gefüllt.
Das Wasser, das entgast werden soll, wird in den Behälter hinein über den
Zerstäuber
oder die Zerstäuber
in einem Vorhang aus feinen Tröpfchen
gesprüht. Über das Verteilerrohrsystem
wird Dampf durch das Wasser, welches sich im Behälter befindet, hindurch geführt, mit
dem Ergebnis, dass das Wasser erhitzt wird und jedwede Gase, die
noch im Wasser vorhanden sind, frei gesetzt werden. Einiges an Dampf
sowie die aus dem Wasser, welches sich im Behälter befindet, austretenden
Gase sowie das durch den Zerstäuber
oder die Zerstäuber
versprühte
Wasser werden über
Auslässe
abgeführt,
die in der Nähe
der Zerstäuber
angeordnet sind. Das entgaste Wasser wird an der Unterseite des
Behälters
abgeführt.
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Trennvorrichtungen
zur Trennung von Wasser und Dampf sind ebenfalls bekannt und umfassen zumindest
einen Einlass für
eine Dampf/Wasser Mi schung, die getrennt werden soll, einen Wasserauslass,
der in der Nähe
der Unterseite angeordnet ist, sowie einen Dampfauslass, der an
der Oberseite angeordnet ist. Während
des Betriebes wird eine Dampf/Wasser Mischung, die über den
Einlass zugeführt
wird und beispielsweise von einem Verdampfer stammt, zu der Trennvorrichtung
zugeführt,
welche beispielsweise die Form eines vertikalen Behälters hat.
Das Wasser sammelt sich in der Unterseite der Vorrichtung, und der
Dampf sammelt sich in der Oberseite der Vorrichtung. Das Wasser
wird an der Unterseite über
den Wasserauslass ausgegeben, und der Dampf wird an der Oberseite über den Dampfauslass
abgegeben.
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Schließlich sind
kombinierte Vorrichtungen zur Entgasung von Wasser und zur Trennung
einer Dampf/Wasser Mischung in Dampf und Wasser bekannt. Eine spezielle
Ausführungsform
einer Vorrichtung dieser Art umfasst einen Behälter mit einem Verteilerrohrsystem,
das eine Zufuhrverbindung für Dampf
besitzt, einen Wasserauslass, der an der Unterseite des Behälters angeordnet
ist, sowie einen Auslass für
Dampf/Nassdampf, welcher in der Nähe der Oberseite angeordnet
ist. Eine Baueinheit mit einem Zerstäuber, die mit einer Verbindung
für die
Zufuhr von Wasser versehen ist, das entgast werden soll, ist an
der Oberseite des Behälters
angeordnet. Diese Einheit befindet sich in offener Verbindung mit dem
Inneren des Behälters.
Während
des Betriebes wird eine Dampf/Wasser Mischung, die getrennt werden
soll, über
die Zufuhrverbindung zugeführt
und wird über
das Verteilerrohrsystem durch das Wasser hindurch geführt, das
sich im Behälter
befindet. Gleichzeitig wird Wasser, das entgast werden soll, über den
Zerstäuber
eingesprüht.
Der Dampf, welcher durch das Wasser hindurch geführt wird, wird zusammen mit
den aus dem Wasser austretenden Gasen über den Auslass abgegeben.
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Die
letztgenannte kombinierte Vorrichtung hat eine Anzahl von Nachteilen.
Der Behälter,
der während
des Betriebes unter Druck steht, wird durch das Anbringen der Entgasungseinheit
geschwächt. Überwachungsbehörden setzen
für einen
Behälter dieser
Art höhere
Sicherheitsstandards fest als für
einen zylindrischen Behälter.
Ferner sind auch Gase, die aus dem Wasser austreten, in dem abgegebenen Dampf
vorhanden, welcher als Prozessdampf verwendet wird. Diese Gase können für die Einrichtung, in
der der Dampf verwendet wird, eine schädliche Wirkung haben.
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Das
Ziel der Erfindung ist es, eine kombinierte Vorrichtung zur Entgasung
von Wasser und zur Trennung einer Dampf/Wasser Mischung in Dampf und
Wasser zur Verfügung
zu stellen, die die Vorteile der getrennten Vorrichtungen zur Entgasung
von Wasser und zur Trennung einer Dampf/Wasser Mischung aufweist,
jedoch frei von den Nachteilen der bekannten kombinierten Vorrichtung
ist.
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Dieses
Ziel wird mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
es, eine Kostenersparung zu erzielen, verglichen mit gesonderten
Vorrichtungen zur Entgasung von Wasser und zur Trennung einer Dampf/Wasser Mischung.
Ferner macht es diese Vorrichtung möglich, einiges an Dampf, der
aus der Trennvorrichtung austritt, durch das Wasser hindurch zu
führen
und den Rest des Dampfes als sauberen Prozessdampf abzugeben.
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In
besonders vorteilhafter Weise ist die Trennvorrichtung im Behälter untergebracht.
Die kombinierte Vorrichtung umfasst dann lediglich einen Behälter, was
sie weniger teuer macht als den bekannten Kessel mit daran ange brachter
Entgasungseinheit oder zwei gesonderte Behälter einer Trennvorrichtung
und einer Entgasungsvorrichtung.
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Praktische
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind in den Ansprüchen 3
bis 9 spezifiziert.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Entgasung von
Wasser und zur Trennung von Dampf und Wasser in einer Dampf/Wasser
Mischung gemäß Anspruch
10.
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In
der folgenden Beschreibung einer Anzahl beispielhafter Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird die Erfindung in näheren Einzelheiten
unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der:
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1 schematisch
ein erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt, mit einem Entgasungsbehälter und einem Trennbehälter,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einer Trennvorrichtung zeigt, die in einem Ende des Entgasungsbehälters angeordnet
ist, und
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3 und 4 ein
drittes bzw. ein viertes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einer Trennvorrichtung zeigen, die im Zentrum des Entgasungsbehälters angeordnet
ist.
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Die
in 1 schematisch gezeigte Vorrichtung zur Entgasung
von Wasser und zur Trennung einer Dampf/Wasser Mischung in Dampf
und Wasser umfasst eine Entgasungsvorrichtung 1 und eine Trennvorrichtung 2.
Die Entgasungsvorrichtung weist einen horizontalen, im Wesentlichen
zylindrischen Behälter 3 auf.
Ein Zerstäuber 4,
der mit einer Verbindung 5 für unter Druck erfolgende Zufuhr
von Wasser versehen ist, das entgast werden soll, ist in dem Behälter 3 oben
angeordnet, ebenso wie ein Auslass 6 für Gase, die abgetrennt wurden.
Ein Verteilerrohrsystem 7, das eine Zufuhrverbindung 8 für Dampf aufweist,
ist in dem Behälter 3 angeordnet.
Das Verteilerrohrsystem umfasst ein Verteilerrohr 8 mit
Röhren 10,
die sich nach unten erstrecken und in der Nähe der Unterseite des Behälters 3 offen
sind. Der Behälter 3 ist
ferner an der Unterseite mit einem oder mehreren Auslässen 11, 12 für Wasser
versehen, das entgast worden ist. Der Wasserpegel im Behälter 3 ist
mit 13 angegeben.
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Die
Trennvorrichtung 2 zur Trennung einer Dampf/Wasser Mischung
in Dampf und Wasser umfasst einen vertikalen, im Wesentlichen zylindrischen Behälter 21.
Der Behälter 21 ist
mit einem Einlass 22 für
eine Dampf/Wasser Mischung versehen, die getrennt werden soll, welcher
Einlass etwa auf halber Höhe
des Behälters 21 angeordnet
ist. An der Unterseite ist der Behälter 21 mit einem
Wasserauslass 23 versehen. Der Behälter 21 weist zwei
Dampfauslässe
auf, nämlich
einen ersten Dampfauslass 24, der im Oberteil des Behälters 21 angeordnet
ist, sowie einen zweiten Dampfauslass 25, der an der Oberseite des
Behälters
angeordnet ist. Der Wasserpegel im Behälter 21 ist mit 26 angegeben. Über eine
Leitung 27 ist der Wasserauslass 23 in Verbindung
mit der Unterseite des Entgasungsbehälters 3. Über eine Leitung 28 ist
der erste Dampfauslass 24 mit der Zufuhrverbindung 8 des
Verteilerrohrsystemes 7 verbunden.
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Die
in 1 dargestellte Vorrichtung bildet oftmals Teil
eines Dampfkessels. Während
des Betriebes wird unbehandeltes Speisewasser unter Druck über die
Verbindung 5 zugeführt
und wird mittels des Zerstäubers
als Vorhang aus Wassertröpfchen 29 ins
Innere des Behälters 3 gesprüht und wird beim
Prozess durch den Dampf erhitzt, der sich im Behälter 3 oberhalb des Wassers
befindet. Gase, die in dem unbehandelten Speisewasser gelöst sind,
diffundieren während
des Prozesses aus den Tröpfchen
aus und sammeln sich im oberen Teil des Behälters 3. Zur gleichen
Zeit wird Dampf, der aus dem Trennbehälter 21 austritt, über die
Leitung 28, die Zufuhrverbindung 8 und das Verteilerrohrsystem 7 durch
das Wasser 30 hindurchgeführt, das sich im Behälter 3 befindet.
Der Dampf setzt jedwede Gase frei, die noch im Wasser 30 gelöst sind,
und bewegt diese Gase zum oberen Teil des Behälters 3 hin. Der Dampf,
der durch das Wasser 30 hindurchgeführt ist, kondensiert weitgehend
an den Wassertröpfchen 29, die
in den Behälter 3 gesprüht werden.
Der verbleibende Dampf und die Gase, die sich im oberen Teil des
Behälters 3 befinden,
werden über
den Auslass 6 abgegeben. Das entgaste Wasser wird über die Auslässe 11 und 12 abgegeben,
wobei es möglich
ist, dass der Auslass 11 als ein Auslass für Kesselspeisewasser
dient und der Auslass 12 als ein Auslass für rezirkuliertes
Wasser dient.
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In
der Trennvorrichtung 2 wird eine Dampf/Wasser Mischung,
die über
den Einlass 22 zugeführt
wird und beispielsweise vom Kessel stammt, in Wasser 31,
welches sich am Grund des Behälters 21 ansammelt,
und in Dampf, der sich in der Oberseite des Kessels sammelt, getrennt.
Das Wasser 31 wird über
die Leitung 27 zum Behälter 3 geführt, wo
es sich mit dem Wasser 30 vermischt. Einiges des Dampfes
im Behälter 21 wird über den
ersten Dampfauslass 24 und die Leitung 28 zum
Verteilerrohrsystem 7 geführt. Der Rest des Dampfes wird über den
Auslass 25 als sauberer Prozessdampf abgegeben.
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Bei
dem oben beschriebenen Verfahren wird daher der Dampf, der in der
Trennvorrichtung 2 gebildet wird, in zwei Teilströme aufgeteilt,
die jeder bearbeitet werden, um eine unabhängige Funktion zu erfüllen. Der
Dampf, der über
den Dampfauslass 25 abgegeben wird, wird als Prozessdampf
verwendet, und der Dampf, der über
den Dampfauslass 24 abgegeben wird, erfüllt eine Funktion in der Entgasungsvorrichtung
und kommt nicht mit dem Prozessdampf in weitere Berührung, welcher über den
Dampfauslass 25 abgegeben wird, und wird daher auch nicht durch
Gase kontaminiert, die aus dem Speisewasser austreten.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei dem die Entgasungsvorrichtung 1 und die Trennvorrichtung 2 in
einem einzigen, horizontalen, im Wesentlichen zylindrischen Behälter 41 integriert
sind. In 2 sind Teile, die in 1 gezeigten
Teilen entsprechen, durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet,
wie sie in 1 verwendet sind.
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Der
Behälter 41 weist
einen Entgasungsteil 42 und einen Trennteil 43 auf.
Diese zwei Teile sind voneinander mittels einer vertikalen, im Wesentlichen ebenen
Trennwand 45 getrennt. Die Trennwand 45 ist an
ihrer Unterseite mit einer Öffnung 46 versehen, um
die Verbindung zwischen dem unteren Abschnitt des Trennteiles 43 und
dem unteren Abschnitt des Entgasungsteiles 42 zu bilden.
Eine Öffnung 47,
mit der das Verteilerrohrsystem 7 verbunden ist, ist im oberen
Teil der Trennwand 45 angeordnet.
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Bei
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfüllt die Öffnung 46 die
gleiche Funktion wie der Wasserauslass 23 mit der mit ihm
verbundenen Leitung 27, wie dies bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
gezeigt ist. Die Öffnung 47 des in 2 gezeigten
Ausführungsbeispieles
erfüllt
die Funktion des Dampfauslasses 24, der damit verbundenen
Leitung 28 sowie der Zufuhrverbindung 8 des in 1 dargestellten
Ausführungsbeispieles.
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Das
in 2 gezeigte integrierte Ausführungsbeispiel hat den Vorteil,
dass die kombinierte Vorrichtung in einem einzigen zylindrischen
Behälter 41 untergebracht
ist. Im Ergebnis kann die kombinierte Vorrichtung kompakter und
kostengünstiger
ausgeführt
werden als die in 1 dargestellte Vorrichtung.
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3 und 4 zeigen
zwei Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei denen die Trennvorrichtung im Zentrum eines Entgasungsbehälters 51 angeordnet
ist.
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In 3 und 4 sind
Teile, die in 1 und 2 gezeigten
Teilen entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, wie
sie in 1 und 2 verwendet sind.
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In 3 und 4 ist
der Trennteil 43 vom Entgasungsteil 42 mittels
einer im Wesentlichen zylindrischen Wand 52 getrennt. Das
Verteilerrohrsystem 7 umfasst zwei Teile 53 und 54,
die mit Öffnungen 55 und 56 verbunden
sind, die diametral einander gegenüberliegend in der Oberseite
der Wand 52 angeordnet sind. An der Unterseite ist der
Trennteil mit Öffnungen 57 versehen,
um die Verbindung zwischen dem unteren Abschnitt des Trennteiles 43 und dem
unteren Abschnitt des Entgasungsteiles 42 des Behälters 51 herzustellen.
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Der
Dampfauslass 25 für
den Prozessdampf ist an der Oberseite des Behälters 51 in der Nähe desjenigen
Endes des Teiles 54 des Verteilerrohrsystemes 7 angeordnet,
welcher vom Trennteil 43 fern gelegen ist, und ist mit
dem genannten Ende über eine
Kammer 58 in Verbindung.
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Der
Unterschied zwischen den in 3 und 4 gezeigten
Ausführungsbeispielen
besteht darin, dass bei dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel
der Einlass für
die Dampf/Wasser Mischung an der Oberseite des Trennteiles 43,
zentral relativ zur zylindrischen Trennwand 52, angeordnet
ist und dass bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
der Einlass für
die Dampf/Wasser Mischung durch eine Mehrzahl von Öffnungen 59 gebildet
ist, die in der zylindrischen Trennwand 52 angeordnet sind, über den Umfang
der letzeren verteilt.
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Bei
den in 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen
wird der Dampf, der im Trennteil 43 abgesondert wird, ebenfalls
in zwei Ströme
aufgeteilt, nämlich
einen Strom, der über
die Röhren 10 in das
Wasser 30 hineingeführt
wird, welches sich im Behälter 51 befindet,
und über
den Auslass 6 zusammen mit den Gasen aus dem Wasser abgegeben wird,
sowie in einen Strom, der über
den Dampfauslass 25 als Strom sauberen Prozessdampfes abgegeben
wird.