AT397078B - METHOD AND DEVICE FOR THERMAL HOT WATER CLEANING - Google Patents

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AT397078B AT0022192A AT22192A AT397078B AT 397078 B AT397078 B AT 397078B AT 0022192 A AT0022192 A AT 0022192A AT 22192 A AT22192 A AT 22192A AT 397078 B AT397078 B AT 397078B
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Description

AT397078BAT397078B

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.The invention relates to a method for thermal industrial water purification, wherein process water evaporates in a plurality of heat exchanger stages connected in series and the process water vapor from one stage is used to evaporate the process water from the next stage.

Herkömmliche Verfahren zur Reinigung von Schmutz- oder Fäbrikationswässem sind meist sehr 5 aufwendig und daher auch teuer und weisen darüberhinaus eine schlechte Energiebilanz auf.Conventional processes for the purification of dirty or fecal water are mostly very complex and therefore also expensive and also have a poor energy balance.

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.For example, DE-OS 22196S0 shows a distillation process and a device for carrying it out with distillation phases connected in series, with a temperature reduction taking place over the individual stages. The cooperating heat exchangers are therefore disadvantageously designed differently, since a pressure difference occurs between the individual stages. Furthermore must. 10 more and more heat exchangers are used, the condensate having to pass through the following heat exchangers and cannot be removed.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden und ein einfaches, billiges und unter geringem Energieaufwand durchführbares Verfahren vorzusehen.The object of the invention is therefore to avoid these disadvantages and to provide a simple, inexpensive method which can be carried out with little energy expenditure.

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.The invention solves the problem in that each heat exchanger stage is kept at the same temperature, 15 the first heat exchanger stage being externally fed, and the temperature difference occurring between the series-connected heat exchanger stages is compensated, and in that condensate is removed from each heat exchanger stage and fed to a common line.

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.According to a further embodiment, the method is characterized in that a medium, preferably superheated steam, is used to keep the temperature of the heat exchanger stages constant, which is fed to a manifold after each passage through one heat exchanger stage and serves to evaporate the process water of the first heat exchanger stage.

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 dientAnother feature of the invention is that the medium serving to keep the temperature of the heat exchanger stages constant is fed to a consumer after it has passed through the heat exchanger stages, and that the heat removed at the last heat exchanger stage is used to evaporate the process water of the first heat exchange stage

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.The invention further relates to a device for performing the method according to the invention, which is characterized in that each heat exchanger stage comprises a superheater, an evaporator coil and a connection to a common feed line for the domestic water, that each evaporator coil is connected to a common line transporting the condensate, that a 30 heat exchanger stage is connected to the next heat exchanger stage via a line which transports the generated steam into the evaporator coil of the next heat exchanger stage and that each superheater and the evaporator coil of the first heat exchanger stage are connected to an external heat source.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß jede Wärmetauscherstufe mit einem Auslaß für die 35 abgesetzten Verunreinigungen versehen istAnother feature of the invention is that each heat exchanger stage is provided with an outlet for the 35 contaminants deposited

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 istAccording to the invention, it is also provided that each superheater has a discharge line for the medium passing through it, which are connected to a collecting line, and that the collecting line is connected to the feed line of the evaporator coil of the first heat exchanger stage

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 istAccording to a further embodiment, the device is characterized in that the discharge line 40 of each superheater is coupled to a consumer, and that the discharge line for the steam of the last heat exchanger stage is connected to the inlet of the evaporator coil of the first heat exchanger stage

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.The invention will now be described in more detail below using an exemplary embodiment with the aid of the attached drawing. FIG. 1 shows a basic illustration and FIGS. 2, 3 show special embodiments of the device according to the invention.

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 -2-1 shows an arrangement of a plurality of heat exchangers (1, Γ, 1 ", Γ "), each of which is supplied with service water via a service water line (2). Each heat exchanger is equipped in its upper area with a superheater (3, 3 ', 3 ", 3 "'), as well as an evaporator coil (4,4 ', 4 ", 4 "') and a 50 outlet (5,5 ', 5 ", 5m), through which the settled impurities are removed from the heat exchanger. The evaporator coil (4) is connected via a feed line (6) to an external heat source, not shown. For example, superheated steam runs through the evaporator coil. This contaminated process water is now evaporated in the heat exchanger filled with process water to just below the superheater (3). The steam is led in the area of the superheater via a line (7) into the 55 evaporator coil (4 *) of the next heat exchanger. The steam released through the evaporating of the process water and passing through the evaporator coil (4) is discharged as condensate via the line (8) and discharged for further use in a collecting line (9) to which all the evaporator coils are connected. The medium cleaned in this way can be used as required. The process described for the first heat exchanger is now repeated in every further 60 heat exchangers. Since the steam leaving the first heat exchanger naturally has a lower temperature than the medium passing through the first evaporator coil (4), the superheater (3 *) is used in this heat exchanger the temperature prevailing in the heat exchanger (1) again -2-

Claims (7)

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.AT397078B. This process is repeated in all other heat exchangers. The superheaters are also fed by the external heat source. All heat exchangers are kept at a constant temperature. However, only the surfaces and blowdown losses have to be covered additionally. All other heat of evaporation is passed on from one heat exchanger to the next 5 heat exchangers. With the superheaters, only a small amount of heat has to be supplied. A particularly favorable embodiment of the invention is shown in Ing. 2. The superheaters fed by the external heat source (3.3% 3 ”, 3” ') have a discharge duct (9.9', 9 ", 9 '"), which lead to a »manifold (10) which leads to the Medium which has given up only a »small part of its energy in the individual heat exchangers, returns to the feed line (6) for the» evaporator coil (4) 10. The further supply of the evaporator coil directly by the external heat source can now be omitted. From this point on, the superheater (3) also works in the heat exchanger (1), which was initially not used when the domestic water was heated exclusively by the external heat source. The heat balance is significantly improved by this circuit, since the superheated steam has a much lower heat of vaporization. By utilizing the heat of the first heat exchanger, a large number of heat exchangers can be operated. The number of heat exchangers to be used depends on the boundary conditions such as B Depends on pressure and temperature and is based in particular on the ratio of evaporation energy to overheating energy. Another embodiment of the invention is in Pig. 3 shown. In this embodiment, the medium emerging from the superheaters does not go into a manifold (10) as shown in the exemplary embodiment in FIG. 2, but is fed directly to a consumer. The discharge line (7 '") for the steam generated in the last heat exchanger is connected to the evaporator coil (4) of the first heat exchanger (1), i. h, the energy remaining in the last heat exchanger is fed to the first heat exchanger. The cleaned condensate is removed as in the previous examples and can be used for any purpose. The 25 superheaters (3, 3 ’, 3”, 3 " ') keep the heat exchangers at a constant temperature by adding little energy. The example shown in example 2 could be used for the provision of water for solar hydrogen production. The embodiment shown in Example 3 could be used in a heating center, where the medium emerging from the superheaters is fed to a boiler. 30 PATENT CLAIMS 35 1. Process for thermal process water cleaning, whereby process water evaporates in several heat exchanger stages connected in series and the process water steam of one stage is used to evaporate the process water of the next stage, characterized in that every 40 heat exchanger stage (1, Γ, 1 ", Γ " ) is kept at the same temperature, the first heat exchanger stage (1) being externally supplied and the temperature difference between the series-connected heat exchanger stages being compensated for, and in that condensate is removed from each heat exchanger stage and fed to a common line (8). 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).2. The method according to claim 1, characterized in that a medium, preferably superheated steam, is used to keep the temperature of the heat exchanger stages constant, which is supplied after passing through a heat exchanger stage of a manifold (10) and serves to evaporate the process water of the first heat exchanger stage (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).3. The method according to claim 1, characterized in that the medium used to keep the temperature of the heat exchanger stages constant after its passage through the heat exchanger stages is supplied to a consumer, and that from the last heat exchanger stage (1,1 ', 1 ”, 1 ** *) dissipated heat for evaporating the process water of the first heat exchanger stage (1) is used (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 B4. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that each heat exchanger stage (1,1 ', 1 ", 1' ") has a superheater (3,3 ', 3 ", 3' · ' ), an evaporator coil (4,4 ', 4 ", 4 "') and a connection to a common feed line (2) for the domestic water, that each evaporator coil is connected to a common line (8) transporting the condensate, that a Heat exchanger stage (1) is connected to the next heat exchanger stage (1 *) via a line (7) which transports the steam generated into the 60 evaporating coil (4 ') of the next heat exchanger stage (1'), and that each superheater (3,3 ', 3 ”, 3 '") and the evaporator coil (4) of the first» heat exchanger stage (1) are connected to an external heat source. -3- AT 397 078 B 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wärmetauscherstufe mit einem Auslaß für die abgesetzten Verunreinigungen versehen ist.5. The device according to claim 4, characterized in that each heat exchanger stage is provided with an outlet for the deposited impurities. 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.6. Device according to claims 4 and 5, characterized in that each top heater (3,3 ', 3 ", 3 "') has a discharge line (9) for the medium passing through it, which with a. Header (10) are connected, and that the header (10) is connected to the feed line (6) of the evaporator coil (4) of the resting heat exchanger stage (1). 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 207. Device according to claims 4 and 5, characterized in that the discharge line (9) of each superheater is coupled to a consumer, and that the discharge line (7 '*') for the steam of the last heat exchanger stage (1 " ') with the inlet of the evaporator coil (4) of the first heat exchanger stage (1) is connected. 15 Including 3 sheets of drawings 20
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