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Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten mit mehrstufiger Verdampfung
und Vorwärmung des Verdampferspeisewas s ers
Bei der mehrstufigen Verdampfung, insbesondere
von chemisch vorbehandeltemMTeichwasser, werden die Verdampfer der zweiten und weiteren
Stufen vielfach vorzeitig durch korrosive Gase zerstört, wenn sie nicht aus korrosionsfestem
Werkstoff bestehen. Selbst bei geringen im Heizdampf enthaltenden Mengen korrosiver
Gase ergibt sich eine starke Korrosion durch allmähliches Sichanreichern der korrosiven
Gase im Heizraum. Diese Gasanreicherung wird dadurch verursacht, daß die im Heizdampf
enthaltenen Gase mit dem abfließenden Kondensat nur dann zu einem geringen Anteil
abgeführt werden können, wenn eine entsprechende Unterkühlung des Kondensates unter
die Sättigungstemperatur des Heizdampfes stattfindet.
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Diesem Mangel läßt sich erfindungsgemäß dadurch abhelfen, daß die
Vorwärmer für das Verdampferspeisewasser durch den Schwaden aus den Heizsystemen
der Verdampfer der zweiten und der weiteren Stufen beheizt werden. Hierbei tritt
eine kräftige Entschwadung der Verdampferheizkörper auf, so ddaß sich die korosiven
Gase in den Heizkörpern nicht oder nicht in dem Maße wie bisher anreichern können.
Bei den bisherigen mehrstufigen Verdampferanlagen werden die Vorwärmer für das Speisewasser
nicht durch den Schwaden aus den Heizkörpern, sondern durch den Brüden der vorhergehenden
Verdampferstufe beheizt.
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NVenngleich die Erfindung vorwiegend Bedeutung für mehrstufige Verdampferanlagen
hat, so
ist sie doch auch vorteilhaft bei einstufigen Verdampfern
anzuwenden, die durch korrosive Gase enthaltenden Heizdampf betrieben werden. Bei
derartigen einstufigen Verdampfern, die elektrisch beheizt werden und bei denen
der Heizdampf ständig aus demselben Wasser bzw. dem zurückgewonnenen Heizdampfkondensat
erzeugt wird, ist es zwar bekannt, eine Entlüftungsvorrichtung vorzusehen, um die
infolge Dissoziation und Elektrolyse auftretenden, den Kreislauf störenden Gase
zu entfernen und die geringe, durch die Entlüftung sonst entweichende Schwadenmenge
durch Kondensation wieder dem Kreislauf zuzuführen. Auch bei Verdampfern, bei denen
der Wärmeträger nicht im Kreislauf geführt wird, sondern Idenen beständig neuer
korrosive Gase enthaltender Heizdampf zugeführt wird, ist versucht worden, die Gas
anreicherung dadurch zu verhindern, daß an einzelnen Stellen des Heizraumes örtlich
eine gewisse Schwadendampfmenge abgezogen wird.
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Hierbei hat man jedoch, da eine Rückgewinnung des Schwadenkondensates
zur Wiederverwendung für die Heizdampferzeugung nicht in Frage kommt, keinen Schwadenkondensator
vorgesehen, sondern den Schwaden ins Freie abgeblasen. Die Wirksamkeit einer solchen
Abschwadung ist naturgemäß gering, weil die Schwadendampfmenge aus wärmewirtschaftlichen
Gründen klein sein muß.
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Es sind auch Anlagen bekannt, in denen der Heizdampf nicht schon im
Heizkörper des Verdampfers verflüssigt, sondern nach Durchströmen des Heizkörpers
zu anderen Zwecken, z. B. zum Laden eines Wärmespeichers, benutzt wird. Ein Abzub
von korrosive Gase enthaltenden Schwaden aus den Verdampferheizkörpern und Verwendung
dieser Schwaden zur Vorwärmung des Speisewassers findet jedoch dort nicht statt.
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Schon bei außerordentlich geringem und an und für sich ungefährlichen
Gehalt des Heizdampfes an korrosiven Gasen war man deshalb bisher ge zwungen, die
Verdampfer aus korrosionsfestem Werkstoff herzustellen. Bei der neuen Verdampfer
anlage können die Verdampfer unbedenklich aus weniger korrosionsfesten Weflestoffen,
insbesondere aus Kohlenstoffstahl hergestellt werden, während lediglich die viel
kleineren Wnrmeaustauscher, die zur Nutzbarmachung der im Verdampfer nicht abgegebenen
Heizdampfwärme und zum Niederschlagen des Schwadens dienen, zweckmäßig aus korrosionsfestem
Werkstoff herzustellen sind. in der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Verdampfer mit Vorwärmer in schematischer Darstelltng,
wobei nur die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt sind, Fig. 2 das
Schaltbild einer nach der Erfindung ausgebildeten mehrstufigen Verdampferanlage.
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Im dargestellten Beispiel ist I der Heizraum eines Verdampfers. Der
Heizraum wird von einem Bündel senkrechter Rohre 2 durchsetzt, deren Enden mit je
einer den Heizraum 1 nach oben und unten abschließenden Rohrplatte 3 bzw. 4 verhunden
sind und in einen unteren Wasserraum 5 bzw. einen oberen Brüdenraum 6 münden. Das
in den Rohren 2 stehende Wasser wird durch den die Rohre umspülenden Heizdampf,
der dem Heizraum durch einen in der Nähe der oberen Rohrplatte 4 befindlichen Einlaßstutzen
7 zugeführt wird, verdampft und der Brüden durch den Brüdenraum 6 abgeführt. Das
Heizdampfkondensat, das sich im unteren Teil des Heizraumes sammelt, wird durch
eine Leitung 9 abgeleitet.
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Dicht über dem Kondensatspiegel sind in der Außenwandung des Heizraumes
über den ganzen Umfang gleichmäßig verteilt eine große Anzahl für den Abzug des
Schwadens dienende Bohrlöcher 10 vorgesehen, die von einem außen am Mantel angeschweißten
Ringkanal II umgeben sind. Der Querschnitt des Ringkanals II ist so groß, daß unabhängig
von der Lage der sich an ihn anschließenden Schwadenabführleitung 12 durch alle
Einzelbohrungen 1.0 annähernd gleich große Teilmengen entzogen werden, also am gesamten
Umfang des Heizraumes gleichmäßig abgeschwadet wird.
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Der Schwaden wird in einem als Oberflächenvorwärmer I3 dienenden
Kondensator niedergeschlagen, der von einem Bündel mit Rücksicht auf die Reinigung
zweckmäßig gerader Rohre 14 durchsetzt wird, die die mit ihren Enden an Verteilerkammern
15, i6 für den Zu- und Abfluß des Verdampferspeisewassers angeschlossen sind. Das
Schwadendamplkondensat wird durch einen Stutzen I7 abgeleitet. Durch eine Leitung
in wird dicht über dem Spiegel des Schwadenldampfkondensates Schwaden ins Freie
abgeblasen.
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Die Kühlfläche des SchwadenkondensatorsaIs3 ist so bemessen, daß
aus dem Heizraum 1 des Verdampfers eine derart große Schwadenmenge abgezogen wird,
daß die in dem Heizdampf etwa vorhandenen korrosiven Gase, insbesondere die sich
über dem Kondensatspiegel sammelnde Kohlensäure mit Sicherheit in den Vorwärmer
I3 abgezogen werden und ein allmähliches Anreichern dieser korrosiven Gase im Verdampferheizraum
über das erfahrungsgemäß zulässige Maß hinaus Verhindert wird. Der Verdampfer kann
deshalb aus weniger korrosionsfestem Werkstoff, z. B. aus Flußstahl, hergestellt
werden. Aus dem Kondenstator 13 wird dagegen nur eine verhältnismäßig geringe Schwadenmenge
ins Freie abgeblasen. Es findet dort also ein Anreichern der korrosiven Gase statt.
Nur der gegenüber dem Verdampfer kleine Schwadenkondensator ist daher zweckmäßig
aus korrosionsfestem Werkstoff herzustellen.
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Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine vierstufige Verdampferanlage.
Die Verdampferanlage wird mit einem chemisch vorbehandelten und in vier Stufen vorgewärmten
Veichwasser über eine Leitung 52 gespeist. Die erste Verdampferstufe 19 wird über
eine Zuleitung 20 mit Frischdampf oder Anzapfdampf beheizt. Die zweite bis vierte
Verdampferstufe 2I, 22, 23 sind durch eine Leitung 24, 25, 26 an den Brüdenraum
der jeweils vorhergehenden Stufe an-
geschlossen und arbeiten infolgedessen
mit stufenweise niedriger werdendem Heizdampfdruck. Das Speisewasser für die zweite
bis vierte Verdampferstufe wird durch Leitungen 27, 28, 29 dem Wasser raum der vorhergehenden
Stufe entnommen. Aus dem letzten Verdampfer 23 wird durch eine Leitung 30 die Lange
abgezogen. Das Heizdampfkondensat wird durch Leitungen 311, 32, 33 von dem Heizraum
der ersten Stufe in den Heizraum der vierten Stufe übergeführt und von dort durch
eine Leitung 34 einem Kondensatsammler 35 zugeführt.
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Die vier als Vorwärmer für das Verdampferspeisewasser dienenden Schwadenkondensatoren
36 bis 39 sind als Oberflächenapparate ausgebildet.
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Der erste Vorwärmer 36 wird über eine Leitung 40 durch den Brüden
der letzten Verdampferstufe 23 beheizt. Das Kondensat des Brüdens wird durch eine
Leitung 41 dem Kondensatsammler 35 und von dort aus durch eine Leitung 42 gemeinsam
mit dem Heizdampfkondensat der vier Verdampfer in einen Entgaser gepumpt, wo das
Kondensat von den restlichen Gasmengen befreit wird.
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Die zweite, dritte und vierte Vorwärmerstufe wird, wie im Ausführungsbeispiel
Fig. I geschildert, über Leitungen 43, 44, 45 durch Schwadendampf aus den Verdampfern
21 bis 23 beheizt. Daß der Schwadenabzug nur aus der zweiten bis vierten Verdampferstufe,
nicht aber auch aus der ersten Verdampferstufe erfolgt, hat seinen Grund darin,
daß der aus dem Weichwasser gebildete Brüdendampf infolge Aufspa'ltung von Bicarbonaten
oder Soda Kohlensäure mitführt und dadurch die Gefahr einer Kohlensäureanreicherung
und Korrosionsbildung im Heizraum der zweiten und der folgenden Verdampferstufen
besteht, die mit dem Kohlensäure enthaltenden Brüdendampf beheizt werden. Durch
den Schwadenabzug zur Beheizung der Vorwärmer 37 bis 39 wird das Anreichern von
Kohlensäure in den Heizräumen der zweiten bis vierten Verdampferstufe vermieiden.
Die Vorwärmer 37 bis 39 sind zweckmäßig aus korros, ionsfestem Werkstoff hergestellt
und lassen daher in ihrem Heizraum eine sehr hohe Gasanreicherung zu. Es ist deshalb
aus den Vorwärmern 37 bis 39 nur eine geringe, wärmemäßig unbedeutende Schwadenmenge
durch Auslässe 461,47,48 ins Freie abzuführen, womit zumindest der größte Teil der
korrosiven Gase aus der Anlage entfernt wird. Das Kondensat des Schwadendampfes
wird durch Leitungen 49, 50, 5I und die Leitung 41 dem Kondensatsammler 3j und von
dort dem Entgaser zugeführt. Ein gegebenenfalls mit dem Schwaldendampfkondensat
je nach dessen Unterkühlung und je nach Löslichkeit der Gase abgehender kleiner
Teil der korrosiven Gase wird mit dem Kondensat des Schwadendampfes zunächst in
den Kondensat sammelbehälter 35 übergeführt und später im Entgaser ausgeschieden.
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Auch bei der mehrstufigen Verdampferanlage wird unter Beibehaltung
des guten wärmewirtschaftlichen Wirkungsgrades eine beträchtliche Ersparnis an korrosionsfestem
Werkstoff bzw. eine Beschränkung der Korrosion auf einen kleinen Teil der Gesamtanlage
erzielt. An Stelle der Verdampfer 211 bis 23 sind infolge der erflndungsgemäßen
Ausbildung der Anlage nur die Vorwärmer 37 bis 39 aus korrosionsfestem Werkstoff
herzustellen.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt.
Insbesondere kann die Erfindung auch zur Verdampfung anderer Flüssigleiten angenvandt
werden.