AT394101B - Reindampferzeuger - Google Patents

Description

AT 394 101 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reindampferzeuger mit einem ein Wärmetauscher-Rohrbündel aufweisenden Verdampfer-Gefäß, das über eine Pumpe mit demineralisiertem Speisewasser und dessen Rohrbündel mit Rohdampf gespeist wird, und mit einem weiteren Gefäß, das mit dem Verdampfer-Gefäß über eine die Flüssigkeit nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren führende erste Leitung und über eine den im Verdampfer-Gefäß erzeugten Dampf führende zweite Leitung verbunden ist sowie eine den Reindampf abgebende Ausgangsleitung und eine zum Ableiten von mit Salz-Ionen angereicherter Flüssigkeit dienende Ableitleitung hat

Bei der Reindampferzeugung hat sich gezeigt, daß trotz der Speisung eines Verdampfer-Gefäßes mit demineralisiertem Speisewasser es zu einer Salz-Ionen-Konzentration in dem zu verdampfenden Speisewasser kommt. Diese Salz-Ionen-Konzentration führt aber zu Korrosionen insbesondere an Teilen des Verdampfer-Gefäßes, so daß bereits versucht wurde, dieser Salz-Ionen-Konzentration entgegenzuwirken. Dieses geschieht dadurch, daß aus dem weiteren Gefäß mit Salz-Ionen angereicherte Flüssigkeit abgeleitet wird. Aus dem Verdampfer-Gefäß müssen die Salz-Ionen, die aus dem weiteren Gefäß abgeleitet werden sollen, über die beide Gefäße verbindende erste Leitung hindurch abgezogen werden, um die Salz-Ionen-Konzentration in der im Verdampfer-Gehäuse befindlichen Flüssigkeit zu vermindern. Dieses Abziehen von Salz-Ionen-Konzentrationen hat jedoch immer noch nicht zu einer befriedigenden Verminderung von Korrosionserscheinungen geführt, da insbesondere die Chlorionen die im Verdampfer-Gehäuse verwendeten Materialien angreifen.

Aus der US-PS 2 569 160 ist es in Verbindung mit Dampfkesseln bekannt, im Bereich des Wasserspiegels, jedoch unterhalb von diesem eine aus dem Wasserkessel herausführende Ableitleitung vorzusehen, mit der im Wasser gelöst Feststoffe abzuleiten sind, die ihre höchste Konzentration im Bereich des Wasserspiegels haben.

Aus der DE-AS 11 92 215 ist ein Naturumlauf-Wasserrohrkessel mit einem aus Fallrohren bestehendem Rohrgerüst bekannt, der offensichtlich zum Erhitzen von Wasser z. B. in einer üblichen Warmwasser-Zentralheizungsanlage, dient. Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung des zu erhitzenden Wassers auf die den Feuer-raum umschließenden Rohre zu gewährleisten, sind die Fallrohre über ein Querrohr untereinander verbunden, so daß zwischen ihnen ein Ausgleich an Wasser entsprechend den verschiedenen zeitlichen Belastungen des Heizkessels möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reindampferzeuger der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß die in Folge von Salz-Ionen-Konzentrationen im Verdampfer-Gefäß beobachteten Korrosionen weitgehend zu vermeiden sind.

Bei einem Reindampferzeuger der genannten Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verdampfer-Gefäß (1) mit dem weiteren Gefäß (2) über eine Flüssigkeit führende dritte Leitung (3) verbunden ist, die in beiden Gefäßen jeweils im Bereich des oberen Flüssigkeitsspiegels, jedoch unterhalb von diesem mündet, und daß das Rohrbündel (4) ausreichend unterhalb des oberen Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist, damit es im wesentlichen außerhalb des mit Salz-Ionen angereicherten Bereichs der Flüssigkeit liegt

Der erfindungsgemäße Reindampferzeuger zeichnet sich dadurch aus, daß das Verdampfer-Gefäß mit dem weiteren Gefäß über eine dritte Leitung verbunden ist die in beiden Gefäßen jeweils im Bereich des oberen Flüssigkeitsspiegels, jedoch unterhalb von diesem mündet. Über diese dritte Leitung ist daher der eine maximale Salz-Ionen-Konzentration aufweisende Teil der Flüssigkeit in das weitere Gefäß abzuleiten, aus dem dann dieser Anteil der Flüssigkeit wiederum über die Ableitleitung abzuleiten ist. Über die erste und dritte Leitung wird dabei eine Flüssigkeitsströmung innerhalb beider Gefäße erreicht, die im Verdampfer-Gefäß die zwischen dem Rohrbündel auftretenden unterschiedlichen Salz-Ionen-Konzentrationen steigend zur Flüssigkeitsoberfläche hin verlagert, d. h. zum natürlichen Sammelpunkt der maximalen Ionen-Konzentration. Auf diese Weise sind die im Bereich des Rohrbündels auftretenden Salz-Ionen schnell zu ihrem natürlichen Sammelpunkt im Bereich des Flüssigkeitsspiegels hin abzuführen, und letztlich auch von dort wieder schnell abzuleiten, so daß eine Korrosion insbesondere der Rohrbündel innerhalb des Verdampfer-Gefäßes wirkungsvoll unterbunden wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß in dem weiteren Gefäß ein den elektrischen Leitwert der Flüssigkeit im Bereich ihres oberen Flüssigkeitsspiegels erfassender Meßfühler angeordnet ist und daß ein in der Ableitleitung vorgesehenes Ventil nach Maßgabe des Ausgangssignals des Meßfühlers steuerbar ist.

Auf diese Weise ist in einfacher Weise je nach der auftretenden Salz-Ionen-Konzentration mit Hilfe des in der Ableitleitung vorgesehenen Ventils eine mit Salz-Ionen angereicherte Flüssigkeitsmenge abzuleiten.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mit dem weiteren Gefäß ein einen oberen und unteren Pegelgrenzwert für den Flüssigkeitsspiegel überwachender Schwimmerschalter verbunden ist, der ein in der Ableitleitung vorgesehenes Ventil und ein in der Speisewasser zuführenden Speiseleitung vorgesehenes Ventil steuert, um einen im wesentlichen konstanten Pegelwert beizubehalten.

Mit Hilfe des Schwimmerschalters können die in der Ableitleitung und in der Speiseleitung vorgesehenen Ventile jeweils so gesteuert werden, daß ein konstanter Pegelwert in dem weiteren Gefäß aufrechterhalten wird.

Eine zusätzliche Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die in der Speiseleitung stromauf von dem Ventil vorgesehene Pumpe mit einer Bypassleitung überbrückbar ist

Mit Hilfe dieser Bypassleitung ist ein kontinuierlicher Antrieb der Pumpe auch dann möglich, wenn das stromab der Pumpe in der Speiseleitung angeordnete Ventil geschlossen wird.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß dem weiteren Gefäß ein den Dampfdruck messender Druckfühler zugeordnet ist und daß ein in der den Rohdampf dem Rohrbündel zuführenden Lei- -2-

AT 394 101B tung vorgesehenes Ventil nach Maßgabe des Ausgangssignals vom Drackfühler steuerbar ist

Mit Hilfe dieses Druckfühlers, der den im oberen Teil des weiteren Gefäßes herrschenden Dampfdruck überwacht, kann ein in der den Rohdampf führenden Leitung vorgesehenes Ventil die Zuführung des Rohdampfes nach Maßgabe des Ausgangssignals des Druckfühlers steuern. 5 Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das dem Verdampfergefäß zugeführte

Speisewasser z. B. mit Hilfe der vom kondensierten Rohdampf äbgebbaren Wärme vorwärmbar ist.

Dadurch kann der Energieverbrauch des Reindampferzeugers vermindert werden..

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Verdampfergefäß in seinem mit dem Rohrbündel verbundenen Bereich mit einer Dehnungsfalte versehen ist 10 Diese Dehnungsfalte ermöglicht es dem Gehäuse, den Wärmeausdehnungen des Rohibiindels zu folgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Verdampfer-Gefäß und ein weiteres Gefäß, die die wesentlichen Teile des Reindampferzeugers bilden und in der »findungsgemäßen Weise miteinander verbunden sind, und IS Fig. 2 schematisch den Anschluß des Reindampferzeugers innerhalb eines zu seiner Speisung und Überwachung dienenden Systems.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind ein Verdampfer-Gefäß (1) und ein weiteres Gefäß (2) über eine erste Leitung (17) miteinander verbunden, die nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren für einen jeweils gleichen 20 Pegelwert für die in beiden Gefäßen vorhandene Flüssigkeit sorgt Der obere Teil des Verdampfer-Gefäßes (1) ist über eine zweite Leitung (18) mit dem oberen Teil des weiteren Gefäßes (2) verbunden. Wie durch die Pfeile angedeutet ist führt diese zweite Leitung (18) den im Verdampfer-Gehäuse (1) erzeugten Dampf in das weitere Gefäß, wo der Dampf von mitgerissenen Flüssigkeitsteilchen befreit wird, die in dem weiteren Gefäß (2) unter Schwerkraftwirkung und die starke Umlenkung des eingeleiteten Dampfes nach unten in den Flüssigkeitsvorrat 25 fallen. Nach der Umlenkung in dem weiteren Gefäß (2) tritt der Dampf als Reindampf über eine Ausgangsleitung (19) aus. In den oberen Teilen sowohl des Verdampfer-Gefäßes (1) als auch des weiteren Gefäßes (2) sind Prallplatten im Strömungsweg des Dampfes jeweils vorgesehen, um den Anteil an mitgerissenen Flüssigkeitsteilchen so gering wie möglich zu halten.

Das Verdampfer-Gefäß (1) wird an seiner Unterseite über eine Speiseleitung (9) mit demineralisiertem 30 Wasser gespeist, das das Gefäß (1) bis zu einer bestimmten Höhe füllt. Innerhalb dieses Wasservorrats ist ein Wärmetauscher-Rohrbündel (4) vorgesehen, das mit Rohdampf bzw Schmutzdampf über eine Leitung (14) gespeist wird, um das Speisewasser soweit zu erwärmen, daß es verdampft Am unteren Teil des Rohrbündels (4) wird der Rohdampf bzw. sein Kondensat über eine Leitung (20) abgeführt, wobei die im Kondensat noch vorhandene Wärme in hier nicht näher gezeigter Weise zum Vorwärmen des Speisewassers benutzt werden kann. 35 Dadurch wird das in das Verdampfer-Gehäuse (1) eingeleitete Speisewasser weitgehend gasfrei und insbesondere von Kohlendioxyd befreit

Das weitere Gefäß (2) ist mit einer Ableitleitung (6) versehen, deren Eingang im Bereich des oberen Flüssigkeitsspiegels im weitmen Gefäß (2) mündet Über diese Ableitleitung (6) wird der die größte Salz-Ionen-Konzentration aufweisende Flüssigkeitsteil kontinuierlich oder diskontinuierlich entsprechend dosiert abgeleitet. 40 Im Bereich ihres jeweils oberen Flüssigkeitsspiegels sind das Verdampfer-Gehäuse (1) und das weitere Gehäuse (2) über eine dritte Leitung (3) verbunden, die die Salz-Ionen aus dem die höchste Salz-Ionen-Konzentration auf weisenden Flüssigkeitsbereich des Verdampfer-Gehäuses in das weitere Gehäuse ableitet

In Fig. 2 ist im einzelnen schematisch dm Anschluß der beiden Gefäße an ein Speise- und Überwachungssystem gezeigt. Die Speiseleitung (9) für das demineralisierte Wasser ist mit einer Pumpe (11) versehen, die 45 wiederum von einem Speisewasserbehälter (21) gespeist wird. Zwischen dem Auslaß der Pumpe (11) und dem Speisewasserbehälter (21) bzw. dem Einlaß der Pumpe ist eine Bypassleitung (12) vorgesehen, die einen kontinuierlichen Antrieb der Pumpe (11) auch dann ermöglicht, wenn ein stromab der Pumpe in der Speiseleitung (9) angeordnetes Ventil (10) geschlossen wird, um die Speisung des Verdampfer-Gefäßes (1) mit Speisewasser zu unterbrechen. 50 Die den Rohdampf führende Leitung (14) ist mit einem Ventil (15) versehen, das die Zuführung des Rohdampfes nach Maßgabe des Ausgangssignals eines Druckfühlers (13) steuern kann, der den im oberen Teil des weiteren Gefäßes (2) herrschenden Dampfdruck überwacht

In der Ableitleitung (6) des weiteren Gefäßes (2) ist ein Ventil (7) angeordnet, das von dem Ausgangssignal eines Meßfühlers (5) gesteuert werden kann, der den elektrischen Leitwert im Bereich des oberen Flüssigkeits-55 Spiegels, also die Größe der Salz-Ionen-Konzentration mißt. Dieses Ventil (7) wird auch von einem Schwimmer schalter (8) gesteuert, der einen oberen und unteren Pegelgrenzwert für den Flüssigkeitsspiegel in dem weiteren Gefäß (2) überwacht, und bei einem zu hohen Flüssigkeitsspiegel das Ventil (7) öffnet, um Flüssigkeit abzuleiten, sowie bei einem zu niedrigen Flüssigkeitsspiegel das in der Speiseleitung (9) für das Speisewasser vorgesehene Ventil (10>so steuert, daß zusätzliche Menge an Speisewasser zugeführt wird. 60 Selbstverständlich muß die Speisewasserzufuhr zu dem Verdampfer-Gefäß (1) nach Maßgabe der Ausgangsleistung des Reindampferzeugers geeignet gesteuert werden, so daß der Flüssigkeitsspiegel in beiden Gefäßen in dem gewünschten Bereich bleibt. -3-

Claims (7)

1. AT 394 101 B Die Ableitung von Flüssigkeit aus dem weiteren Gefäß (2) über die Ableitleitung (6) wird vorzugsweise absatzweise bzw. diskontinuierlich vorgenommen, das heißt, wenn der Meßfühler (5) das Überschreiten eines bestimmten Leitwertes feststellt, erfolgt die Ableitung von Flüssigkeit einer bestimmten dosierten Menge bzw. solange, bis der Leitwert wieder auf einen bestimmten Wert gefallen ist. Andererseits ist aber auch eine dosierte kontinuierliche Ableitung von Flüssigkeit aus dem weiteren Gefäß (2) möglich, wobei die dann abgeleitete Flüssigkeitsmenge über die Speiseleitung (9) zusätzlich zu der zur Erzeugung des Dampfes benötigten Flüssigkeitsmenge in das Verdampfer-Gefäß (1) eingespeist werden muß. Durch die Ableitung der Salz-Ionen unmittelbar aus dem Bereich der in dem Verdampfer-Gefäß (1) befindlichen Flüssigkeit, in dem diese ihre höchste Salz-Ionen-Konzentration zeigt, wird ein optimaler Abzug der Salz-Ionen-Konzentration erreicht. Um in das weitere Gefäß (2) zu gelangen, werden die Salz-Ionen durch die dritte Leitung (3) unmittelbar gegeben, so daß sie nicht mehr durch den gesamten im Verdampfer-Gefäß (1) befindlichen Flüssigkeitsvorrat und die erste Leitung (17) hindurch in das weitere Gefäß (2) wandern müssen. Innerhalb des Flüssigkeitsvorrates sowohl im Verdampfer-Gefäß (1) als auch im weiteren Gefäß (2) findet ein thermischer Umlauf über die Leitungen (3) und (17) statt, da im Verdampfer-Gefäß (1) durch die vom Rohrbündel (4) abgegebene Wärme der Flüssigkeitsvorrat erwärmt wird, und die Wärmeflüssigkeit nach oben steigt. Dadurch wird die Ableitung der Salz-Ionen über die Leitung (3) in das nicht erwärmte weitere Gefäß (2) gefördert. Die Ableitung der mit den Salz-Ionen angereicherten Flüssigkeit aus dem Bereich des oberen Flüssigkeitsspiegels des weiteren Gefäßes (2) hat den Vorteil, daß diese dort aus einer beruhigten Zone stattfindet, während im Verdampfer-Gefäß der Bereich des oberen Flüssigkeitsspiegels infolge der Dampferzeugung turbulent ist. Da das Wärmetauscher-Rohrbündel (4) innerhalb des Verdampfer-Gefäßes (1) ausreichend weit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels endet, befindet es sich auch nicht in dem Bereich stärkerer Salz-Ionen-Konzentration, wodurch eine Korrosion des Rohrbündels sicher unterbunden wird. Da das mit dem Rohdampf gespeiste Rohrbündel (4) ein anderes Wärmeausdehnungsverhalten als das Gehäuse des Verdampfer-Gefäßes (1) zeigt, ist dieses mit der in Fig. 1 schematisch angedeuteten Dehnungsfalte (16) versehen, die es dem Gehäuse ermöglicht, den Wärmeausdehnungen des Rohibündels zu folgen. PATENTANSPRÜCHE 1. Reindampferzeuger mit einem ein Wärmetauscher-Rohrbündel auf weisenden Verdampfer-Gefäß, das über eine Pumpe mit demineralisiertem Speisewasser und dessen Rohrbündel mit Rohdampf gespeist wird, und mit einem weiteren Gefäß, das mit dem Verdampfer-Gefäß über eine die Flüssigkeit nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren führende erste Leitung und über eine den im Verdampfer-Gefäß erzeugten Dampf führende zweite Leitung verbunden ist sowie eine den Reindampf abgebende Ausgangsleitung und eine zum Ableiten von mit Salz-Ionen angereicherter Flüssigkeit dienende Ableitleitung hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfer-Gefäß (1) mit dem weiteren Gefäß (2) über eine Flüssigkeit führende dritte Leitung (3) verbunden ist, die in beiden Gefäßen jeweils im Bereich des oberen Flüssigkeitsspiegels, jedoch unterhalb von diesem mündet, und daß das Rohrbündel (4) ausreichend unterhalb des oberen Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist, damit es im wesentlichen außerhalb des mit Salz-Ionen angereicherten Bereichs der Flüssigkeit liegt
2. 2. Reindampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem weiteren Gefäß (2) ein den elektrischen Leitwert der Flüssigkeit im Bereich ihres oberen Flüssigkeitsspiegels erfassender Meßfühler (5) angeordnet ist und daß ein in der Ableitleitung (6) vorgesehenes Ventil (7) nach Maßgabe des Ausgangssignals des Meßfühlers steuerbar ist
3. 3. Reindampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem weiteren Gefäß (2) ein einen oberen und unteren Pegelgrenzwert für den Flüssigkeitsspiegel überwachender Schwimmerschalter (8) verbunden ist da* ein in der Ableitleitung (6) vorgesehenes Ventil (7) und ein in der Speisewasser zuführenden Speiseleitung (9) vorgesehenes Ventil (10) steuert, um einen im wesentlichen konstanten Pegelwert beizubehalten.
4. 4. Reindampferzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Speiseleitung (9) stromauf von dem Ventil (10) vorgesehene Pumpe (11) mit einer Bypassleitung (12) überbrückbar ist.
5. 5. Reindampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem weiteren Gefäß (2) ein den Dampfdruck messender Druckfühler (13) zugeordnet ist und daß ein in der den Rohdampf dem Rohrbündel (4) zuführenden Leitung (14) vorgesehenes Ventil (15) nach Maßgabe des Ausgangssignals vom Druckfühler steuerbar ist. -4- AT 394 101B
6. 6. Reindampfeizeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Verdampfer-Gefäß (1) zugeführte Speisewasser z. B. mit Hilfe der vom kondensierten Rohdampf abgebbaren Wärme vorwärmbar ist
7. 7. Reindampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfer-Gefäß (1) in seinem mit dem Rohrbündel (4) verbundenen Bereich mit einer Dehnungsfalte (16) versehen ist. 10 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-