<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf solche Dampferzeugungsverfahren, bei denen Dampf, wie Abdampf oder Niederdruokdampf, in eine geeignete Lösung von hohem Siedepunkt eingeleitet und absorbiert wird und die bei der Absorption des Dampfes in der Lösung entwickelte Wärme zur Erzeugung von Dampf von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur ausgenutzt wird.
Es ist z. B. folgendes Verfahren bekannt : Eine NaOH-Lösung wird während einer gewissen Zeitperiode bis zu einem hohen Siedepunkt eingedampft und der erhaltene Niederdruckdampf in verschiedener Weise verwertet, z. B. zum Betreiben einer Dampfhebung oder auch zur Vakuumeindampfung einer andern NaOH-Lösung. Mit der eingedampfte, heissen NaOH-Lösung wurde in der oben erwähnten Weise eine Hochdruckdampfkraftmaschine betrieben, deren Abdampf zur Ausnutzung seiner latenten Wärme der NaOH-Lösung zugeführt wurde, wobei er dieselbe allmählich wieder verdünnte. Infolge dieser Verdünnung der NaOH-Lösung wird jedoch die Temperatur derselben schnell herabgesetzt, wodurch auch Temperatur und Druck des Hochdruckdampfes immer mehr fallen.
Dieses Verfahren ist daher zum fortdauernden Betrieb einer Dampfmaschine nicht geeignet.
Um ein solches Verfahren kontinuierlich in Gang halten zu können, ist es notwendig, die Lösung ständig wieder zu konzentrieren. Zu diesem Zwecke sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, bei welchen die Lösung fortdauernd durch einen Konzentrator umgewälzt und dabei durch von aussen zugeführte Wärme konzentriert wird, so dass gleich viel Dampf wie in der Lösung absorbiert wurde, aus ihr wieder ausgetrieben wird, worauf die so konzentrierte Lösung wieder zum Absorber zurückgeführt wird. Der im Konzentrator und in dem vom Absorber beheizten Hochdruckdampfkessel erzeugte Dampf kann in geeigneten Wärmeverbrauchern in verschiedener Weise ausgenutzt werden.
Bei solchen bekannten Verfahren geht eine verhältnismässig grosse Wärmemenge durch Konden- sation von Abdampf verloren, weil nicht die ganze Abdampfmenge der Dampf Verbraucher dem Absorber zugeführt werden kann, sondern ein Teil davon als Kondensat dem mit dem Absorber zusammenwirkenden Dampferzeuger zugeführt werden muss.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, ein Verfahren bei der Umformung von Wärmemengen in der oben erwähnten Weise zu entwickeln, durch welches eine bedeutend geringere Wärmemenge als früher durch Kondensation verloren geht und also ein verbesserter Wirkungsgrad erreicht wird. Anstatt das Konzentrieren der Lösung in bekannter Weise im sogenannten Konzentrator in einer Stufe durchzuführen, den dabei gebildeten Dampf in Wärmeverbrauchern auszunutzen, nachher deren Abdampf zu kondensieren und das Kondensat in den mit dem Absorber zusammenwirkenden Dampferzeuger einzuleiten, wird gemäss vorliegender Erfindung vorgeschlagen, das Konzentrieren der Lösung in zwei oder mehreren Verdampfern derart durchzuführen,
dass die Lösung in einem oder mehreren Verdampfern durch von aussen zugeführte Wärme konzentriert wird und dass in solchem oder solchen Verdampfern aus der Lösung ausgetriebener Dampf zum Konzentrieren von Lösung in einem oder mehreren von den übrigen Verdampfern verwendet wird. Der in dem oder den letzteren Verdampfern gebildete Dampf kann zum Konzentrieren von Lösung in einem folgenden Verdampfer verwendet werden usw., wonach der im letzten Verdampfer der Reihe aus der Lösung ausgetriebene Dampf in geeigneten Dampfverbrauchern verwendet werden kann, während das Dampfkondensat im letzten Verdampfer der Reihe als Speiseflüssigkeit dem Dampferzeuger des Absorbers zugeführt werden kann.
Durch dieses Verfahren wird der zum Konzentrieren der Lösung nötige Wärmeverbrauch bedeutend erniedrigt und gleichzeitig wird auch die zu kondensierende Abdampfmenge der Anlage
<Desc/Clms Page number 2>
bedeutend verringert, so dass der Gesamtwirkungsgrad der Anlage in entsprechendem Mass gesteigert wird.
Durch Wahl einer passenden Anzahl Stufen geeigneter Temperatur und geeigneten Druckes in dem Konzentrator oder den Konzentratoren, welchem oder welchen Wärme von aussen zugeführt wird, kann man theoretisch beliebig nahe dem Punkt kommen, bei welchem die gesamte Abdampf- menge der Wärmeverbraucher der Anlage im Absorber absorbiert werden kann und wo die ganze
Speiseflüssigkeitsmenge, die dem Dampferzeuger des Absorbers zugeführt wird, aus Kondensat vom
Konzentratorsystem besteht, dessen Verdampfungswärme somit gänzlich zur Konzentration der Lösung ausgenutzt worden ist.
Dieser Zweck und andere Zwecke der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung einer auf der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten, nach der Erfindung arbeitenden Dampferzeugungsanlage näher erklärt.
Der Einfachheit halber ist auf der Zeichnung eine Anlage mit nur zwei Verdampfern zum Konzentrieren der Lösung dargestellt, obwohl selbstverständlich jegliche geeignete Anzahl Verdampfer verwendet werden kann. Der Einfachheit halber sind auch keine der zur Aufrechterhaltung der Um- walzung erforderlichen Pumpen und auch keine der erforderlichen Reduzierventile gezeigt worden.
Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen drei verschiedene Modifikationen einer solchen Anlage, die mit zwei Verdampfern arbeitet. In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Absorber, der eine geeignete Lösung mit erhöhtem Siedepunkt enthält, die imstande ist, Dampf unter Wärmeentwicklung in der oben erwähnten Weise zu absorbieren. Der Absorber ist mit einem Dampferzeuger 2 zusammengebaut, worin Dampf durch die in dem Absorber beim Einleiten des Dampfes entwickelte Wärme erzeugt wird.
Dieser Dampf wird durch die Leitung. 3 einem Dampfverbraucher oder mehreren Dampfverbrauchern 4 zugeführt, deren Abdampf teilweise in dem Kondensator 5 kondensiert wird und nachher als Speiseflüssigkeit in den Dampferzeuger 2 durch die Leitung 6 geleitet wird, während der grösste Teil des Abdampfes durch die Leitung 7 in die Lösung des Absorbers eingeführt wird. Die in dem Erzeuger 2 noch nötige Speiseflüssigkeit wird, wie unten beschrieben, durch die Leitung 8 erhalten.
Beim Einleiten des Dampfes in die Lösung würde diese verdünnt werden und muss daher wieder konzentriert werden, was in einem kontinuierlichen Umwälzvorgang stattfindet. Durch die Leitung 9 wird eine vorausbestimmt Menge Lösung pro Zeiteinheit entnommen und dem Absorber in einer solchen konzentrierteren Form durch die Leitung 10 rückgeführt, dass die Konzentration der Lösung in dem Absorber aufrechterhalten wird. Das Konzentrieren der Lösung wird mit Hilfe einer Anzahl Konzentratoren oder Verdampfer ausgeführt, von denen zwei auf der Zeichnung dargestellt sind. Dem einen von ihnen, 11, wird Wärme von aussen zugeführt. Der Konzentrator 11 kann beispielsweise mit einem Dampfkessel, z. B. Hochdruckkessel zusammengebaut sein. Eine andere bevorzugte Ausführung dieses Verdampfers wird unten beschrieben.
Dem Konzentrator 11 wird Lösung aus dem Umwälzsystem durch die Leitung 12 zugeführt, welche durch die Leitung 1. 3 in konzentrierterer Form weggeleitet wird. Der aus der Lösung ausgetriebene Dampf wird mittels der Leitung 14 durch eine im zweiten Konzentrator 15 vorgesehene Rohrschlange oder sonstige Kondensierungseinriehtung geleitet und dabei kondensiert, wonach das Kondensat durch die Leitung 8 als Speiseflüssigkeit dem Dampferzeuger 2 zugeführt wird.
Die aus dem Absorber kommende Lösung wird mittels der Leitung 9 durch einen Wärmeaustauscher 16 in Gegenstrom zu der aus dem Konzentrator 11 durch die Leitung 13 kommenden heissen, konzentrierten Lösung geleitet, die, nachdem sie somit gekühlt worden ist, durch die Leitung-M zu dem Absorber zurückgeleitet wird. Die im Wärmeaustauscher 16 vorgewärmte Lösung der Leitung 9 wird weiter durch die Leitung 17 in den Verdampfer. M eingeleitet, in dem die Lösung einem ersten Konzentrieren durch die Verdampfungswärme unterworfen wird, die bei der Kondensation des Dampfes aus der Leitung 14 im Verdampfer 15 abgegeben wird. Der dabei im Verdampfer 15 erzeugte Dampf wird durch die Leitung 18 zu einem oder einigen geeigneten Dampfverbrauchern geleitet.
Eventuell kann das Ganze so abgestimmt sein, dass der aus dem Verdampfer kommende Dampf denselben Druck hat wie der Dampf aus dem Dampferzeuger 2. Die beiden Dampfleitungen 3 und 18 a sind auf der Zeichnung als ein Beispiel zusammengeschaltet und speisen denselben Dampfverbraucher 4.
Die in dem Verdampfer 15 vorkonzentrierte Lösung wird mittels der Leitung 18 durch einen Wärmeaustauscher-M in Gegenstrom zu der aus dem Konzentrator 11 durch die Leitung 1. 3 kommenden heissen Lösung geleitet. Die Lösung in der Leitung 18 wird also noch weiter erhitzt, ehe sie durch die Leitung 12 in den Konzentrator 11 zum endgültigen Konzentrieren eingeleitet wird. Die konzentrierte Lösung in der Leitung 1. 3 gibt also zuerst im Wärmeaustauscher 19 an die aus dem Konzentrator 15 kommende vorgewärmte und vorkonzentrierte Lösung und danach weiter an die kältere aus dem Absorber kommende Lösung im Wärmeaustauscher 16 Wärme ab. Das Ganze kann so abgestimmt werden, dass die konzentrierte Lösung zum Absorber mit geeigneter Temperatur zurückkehrt.
Die verschiedenen Konzentratoren oder Verdampfer können in verschiedenen Weisen angeordnet sein. In der Modifikation nach Fig. 2 ist die Lösung aus dem Absorber (nicht gezeichnet) durch die Leitung 9 und dem Wärmeaustauscher 16 zu dem Verdampfer 11 geleitet, der durch von aussen zugeführte Wärme erhitzt wird. Nach Vorkonzentrieren im Verdampfer 11 wird die Lösung durch die Leitung 20 und den Wärmeaustauscher 19 zum zweiten Verdampfer 15 und von dort nach endgültigem Konzen-
<Desc/Clms Page number 3>
trieren durch die Leitung 21 und die Wärmeaustauscher 19, 16 und die Leitung 10 zurück zum Absorber geleitet. Der im Verdampfer 11 erzeugte Dampf wird wie in Fig. 1 durch die Leitung 14 und die Kondensierungsvorrichtung des Verdampfers 15 geleitet.
Das Kondensat wird durch die Leitung 8, und der im Verdampfer 15 erzeugte Dampf durch die Leitung 18 a, wie in Fig. 1, weggeleitet.
Gemäss der Modifikation nach Fig. 3 wird die aus dem Absorber (nicht gezeichnet) kommende
Lösung in zwei Hälften geteilt, von denen die eine durch die Leitung 9 a und den Wärmeaustauscher 16 a zum Verdampfer 11 geleitet wird, der durch von aussen zugeführte Wärme erhitzt wird und in dem die Lösung auf einmal endgültig konzentriert wird, wonach die Lösung durch den Wärmeaustauscher 16a und die Leitung 10 a zurück zu dem Absorber geleitet wird. Die zweite Hälfte der aus dem Absorber kommenden Lösung wird in ähnlicher Weise durch die Leitung 9 b und den Wärmeaustauscher 16 b zum zweiten Verdampfer 15 geleitet und darin ebenfalls endgültig konzentriert, wonach die Lösung durch den Wärmeaustauscher 16 b und die Leitung 10 b zum Absorber zurückgeleitet wird.
Der im Verdampfer 11 erzeugte Dampf wird durch die Leitung 14 zum Verdampfer 15 geleitet, aus dem das
Kondensat wie vorher durch die Leitung 8 und der erzeugte Dampf durch die Leitung 18 a weggeleitet wird.
Wenn mehr als zwei Verdampfer verwendet werden, können sie auch in verschiedener Weise angeordnet sein, beispielsweise in einer Reihe derart, dass die Lösung unter fortschreitender Konzentrierung aus einem Konzentrator zu einem andern geleitet wird. Dabei kann die Anlage gegebenenfalls so angeordnet sein, dass die letzte Stufe der Konzentrierung in einem Verdampfer stattfindet, dem Wärme von aussen zugeführt wird und dass der Dampf, der in dem Verdampfer erzeugt wird, in den die verdünnteste Lösung eingeleitet wird, wie nach Fig. 1 in Dampfverbrauchern ausgenutzt wird.
Das Kondensat des in diesem Verdampfer kondensierten, in einem andern Verdampfer erzeugten Dampfes, kann als Speiseflüssigkeit für den mit dem Absorber zusammenwirkenden Dampferzeuger verwendet werden.
Statt dessen kann eventuell äussere Wärme dem mit der verdünntesten Lösung arbeitenden Verdampfer wie nach Fig. 2 oder einem oder mehreren zwischen den beiden äussersten in der Reihe liegenden Abdampfen zugeführt werden. Im ersten Falle wird also die Lösung während des Konzentrierens in Gegenstrom zu dem gebildeten Dampf und im zweiten in Gleichstrom mit dem Dampf geleitet (vgl. Fig. 1 bzw. 2).
Die Verdampfer können auch parallel ganz oder gruppenweise betreffend der Zuführung der zu konzentrierenden Lösung aus dem Absorber geschaltet sein, während der Dampf in Serie durch eine oder mehrere Gruppen gebildet und geleitet wird. Solche Gruppen können eventuell in einem System von Verdampfern zusammengestellt werden, wobei die Gruppen gegenseitig in Serie geschaltet sind, z. B. im Gegenstrom oder Gleichstrom oder in anderer Weise.
Bei Verwendung von nur zwei Verdampfern, wie auf der Zeichnung dargestellt ist, ist es zweckmässig, das Verfahren so durchzuführen, dass die Lösung im Verdampfer 11 eine Temperatur erhält, die mindestens soviel über der Temperatur des im Verdampfer 15 gebildeten Dampfes liegt, wie der Siedepunkt der Lösung im Verdampfer 15 über dem der Flüssigkeit im Dampferzeuger 2 bei dem herrschenden Druck liegt. Die Temperatur im Verdampfer JJ soll der Temperatur gesättigten Dampfes bei dem im Verdampfer 11 herrschenden Druck entsprechen. Da der im letzteren gebildete Dampf überhitzt ist, wird der Dampf also im Verdampfer 15 kondensiert. Der im Verdampfer M gebildete Dampf ist gleichfalls überhitzt und der Druck darin wird nach dem Verwendungszweck des Dampfes abgestimmt.
Soll der Dampf, wie in Fig. 1 angedeutet, mit dem aus dem Erzeuger 2 kommenden Dampf gemischt werden, ist es zweckmässig, den Verdampfer 15 so anzupassen, dass der erzeugte Dampf bei dem Druck des aus dem Erzeuger 2 kommenden Dampfes überhitzt ist.
Bei Verwendung von mehr als zwei Verdampfern sollen Druck und Temperatur bzw. die Konzentration der Lösung in den verschiedenen Verdampfern in ähnlicher Weise abgestimmt sein und der oder die Verdampfer, die Dampf für einen andern Zweck als Konzentrieren liefern, sollen betreffend diese Faktoren in einer dem Verwendungszweck des Dampfes entsprechenden Weise abgestimmt sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung von Dampf durch Einleiten von Dampf in eine ihn absorbierende Lösung unter Ausnutzung der hiebei entwickelten Wärme zur Erzeugung von Dampf von erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, wobei die durch das Einleiten des Dampfes verdünnte Lösung in einem Umwälzvorgang konzentriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrieren der Lösung in zwei oder mehreren Verdampfern derart ausgeführt wird, dass einem oder mehreren der Verdampfer Wärme von aussen zugeführt wird und dass in solchem Verdampfer bzw. solchen Verdampfern aus der Lösung ausgetriebener Dampf zum Konzentrieren von Lösung in einem oder mehreren der übrigen Verdampfer verwendet wird.