Verfahren und Vorrichtung zum Austreiben von Gasen aus Flüssigkeiten. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austreiben von Gasen, z. B. von Luft, Sauerstoff, Kohlensäure, Stickstoff etc., aus Flüssigkeiten und eignet. sich besonders zur Behandlung von Wasser zur Kesselspeisung.
Es ist bekannt. dass die Abscheidung von Gasen, insbesondere von Sauerstoff, aus Flüssigkeiten bei erhöhter Temperatur der Flüssigkeit, besonders beim Siedepunkt der selben, bei beliebigem, absoluten Druck aus geführt wird. Hierbei ist .die Zeit, während welcher die Flüssigkeit auf der Siedetempe ratur gehalten werden kann, beispielsweise bei Kesselspeiseanlagen, bei welchen das Wässer in ständiger Strömung sich befindet, oft nicht so lang, dass die notwendige Ent lüftung erreicht ist.
Aus .diesem Grunde ist (brit. Patent Nr.<B>173301)</B> zum Zwecke, eine vollständige Entlüftung herbeizuführen, eine doppelte Behandlung vorgesehla.gen worden, nach welcher das Wasser zunächst.- der Wärmewirkung und dann einer chemischen Reaktion, zum Beispiel mit Eisen, ausgesetzt wird, wodurch praktisch .die letzten Reste von Sauerstoff, welcher im Kesselspeisewasser .das schädliche Gas darstellt, aus der<I>Flüssig-</I> keit entfernt werden.
. Es ist jedoch ohne weiteres klar, dass grosse ökonomische Vorteile sich aus einer rein physikalischen Behandlung der Flüssig keiten durch Wärme ergeben würden, wenn es durch .dieselbe ermöglicht wäre, die schäd liche Menge von Sauerstoff vollständig abzu scheiden und auch die andern in .der Flüssig keit enthaltenen Gase, wie Stickstoff und Kohlendioxyd, auf Mengen zu beschränken, welche keinen schädigenden Einfluss mehr ausüben können, so dass die ganze Apparatur zur Ausführung der chemischen Behandlung der Flüssigkeit überflüssig werden würde.
Gegenstand des vorliegenden Patentes ist nun ein solches Verfahren zur Entlüftung von Flüssigkeiten, durch welches Sauerstoff und andere Gase aus Flüssigkeiten ganz oder zu einem solchen Teil entfernt werden, dass die verbleibenden Spuren keinen nachteiligen Einfluss mehr ausüben können, und zwar durch eine rein physikalische Behandlung. Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung wird die Flüssigkeit auf ihrem Wege durch eine Vorrichtung einer Behandlung mittelst Wärme in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen unterworfen, wodurch die Behand lungsdauer verlängert wird.
Mehrere Einrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind auf beiliegender Zeichnung beispielsweise darge stellt, Lind zwar stehlen: Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform der Einrichtung in zwei um<B>90'</B> zueinander ver setzten senkrechten Schnitten dar; Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt einer abgeänderlen Ausführungsform, bei welcher das entlüftete Wasser aus einer Stufe in eine vorhergehende Stufe zurückgeleitet wird.
Fig. 4 zeigt eine Entlüftungseinrichtung, in welcher Sieden unter atmosphärischem Druck in einem Zweistufen-Apparat statt findet, wobei .die Stufen in Serie angeordnet sind und eine Kühlschlange zwischen den Stufen vorgesehen ist, so dass das aus der ersten Stufe austretende Wasser vor seinem Eintritt in die zweite Stufe gekühlt wird;
Fig. 5 ist ein schematischer Aufriss, wel cher die Kombination einer Entlüftungsein richtung mit einer Wärmeaustauschvorrich- tung .darstellt; Fig. 6 zeigt eine Einrichtung. in welcher das Sieden der Flüssigkeit in zwei Stufen unter verschiedenem Druck stattfinden kann und der Druck in der zweiten Stufe über dem Atmosphärendruck liegt;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer Entlüftungsei.nrzchtung einer Dampf kondensations- und Speisew asseranlage. in welcher die Entlüftung beim Sieden in Stu fen unter Vakuum stattfindet; Fig. 8 ist eine abgeänderte Ausführungs form der in Fig. 7 gezeigten Einrichtung, welche verschieden hohe absolute Drücke in den einzelnen Stufen bezw. verschiedene Grade von Vakuum zulassen;
Fig. 9 zeigt eine abgeänderte Ausfüh rungsform einer Entlüftungseinrieht.ung, wel- ehe eine einfache Anordnung in Speisewasser- anlagen ergibt und in welcher der mit Va- kuum arbeitende Kondensator als erste Stufe der Entlüftungseinrichtung wirkt, und Fig. 10 zeigt eine mit Vakuum arbeitende Einrichtung, bei welcher das Vakuum mit- telst eines Dampf-Ejektors erzeugt wird.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 ein Ge <B>fäss,</B> das in zwei Kammern 2 und 3 unterteilt ist, und welche die zu behandelnde Flüssig keit hintereinander durchströmt, wobei. die letztere durch den Einlass 4 in die Kammer :? eintritt, über die Überlaufkante 5 in die Kammer 3 überströmt, und nach dem Aus lass 7 abzieht, von welchem ein Rohr 8 nach dem Dampf- oder Gasraum des Gefässes 1 führt; das freigewordene Gas oder die Luft entweicht durch den Auslassstutzen 8a. In den beiden Kammern oder Stufen 2 und 3 sind durchlöcherte Rohre 9 vorgesehen, und Dampf wird diesen Rohren zugeleitet, wel cher durch die Löcher austritt und in jeder Kammer emporsteigt.
Die Dampfzufuhr wird zweckmässigerweise so bemessen, dass die Temperatur in den Kammern 2 und 3 unge fähr auf den Siedepunkt gebracht wird unter einem Druck, der im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel dem Atmosphärendruck ent spricht.
In der Ausführung na.eh Fig. 3 ist eine Umlaufleitung gezeigt. durch welche ein Teil der Flüssigkeit. nachdem sie die Kam mer 3 verlassen hat, in die Kammer 2 durch das in der Umlaufleitung vorgesehene Rück schlagventil 11 fliesst, wo sie sieh mit der eintretenden kühleren und gasreichen Flüs sigkeit mischt, nach dem Prinzip, das in der britischen Patentschrift 183534 erwähnt ist.
In den beiden vorbesehriebenen Ausfüh rungsformen ist ein Temperaturabfall durch Ausstrahlung beim Überströmen der Flüssig keit von der einen Kammer oder Stufe in die nächste unvermeidbar. Diese kühlende Wir kung kann. falls erwünscht noch erhöht wer den. indem zwischen den Stufen eine Kühl schlange, wie bei 19 in Fig. 4 angedgeutet. vorgesehen ist-.
In Fig 5 ist dargestellt, wie eine Wärme a a ustausehvorriehfun- 6 zwischen dem Aus- tritt des zu behandelnden Wassers aus der
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letzt(-ii <SEP> Kaninit@r <SEP> oder <SEP> Stufe <SEP> der <SEP> Entlüftungs i,inrit@htnn."- <SEP> und <SEP> dem <SEP> Einlass <SEP> zur <SEP> ersten <SEP> Kam iri@.r <SEP> Eingeschaltet <SEP> ist.
<SEP> In <SEP> diesem <SEP> Falle <SEP> strömt
<tb> das <SEP> brhandelte <SEP> Wasser, <SEP> mit <SEP> ungefähr <SEP> Siede temperatur <SEP> durch <SEP> den <SEP> Rohrstutzen <SEP> 13, <SEP> in <SEP> die
<tb> Rohre <SEP> 1.1 <SEP> und <SEP> dureli <SEP> einige <SEP> derselben <SEP> zurück
<tb> nach <SEP> dem <SEP> endgültigen <SEP> Auslass <SEP> 15 <SEP> der <SEP> Wärme austausclivorrIchtung, <SEP> während <SEP> das <SEP> zu <SEP> be handelnde <SEP> Wasser <SEP> in <SEP> die <SEP> Wä.rmeaustausch "-orriclituug <SEP> bei <SEP> 16 <SEP> eintritt,
<SEP> die <SEP> Rohre <SEP> 14 <SEP> um -#trönit <SEP> und <SEP> dann <SEP> in <SEP> die <SEP> erste <SEP> Stufe <SEP> 2 <SEP> fliesst.
<tb> Die <SEP> Temperatur <SEP> des <SEP> eintretenden <SEP> Wassers
<tb> wird <SEP> so <SEP> erhöht <SEP> und <SEP> die <SEP> Temperatur <SEP> des
<tb> si-hliesslich <SEP> austretenden <SEP> behandelten <SEP> Wassers
<tb> wird <SEP> erniedrigt. Die Einrichtung nach Fig. 5 weist drei Stufen auf, und die erste Stufe ist mit einer Vorrichtung ausgestattet zur Kondensation der entweichenden. Dämpfe.
Alle vorbeschriebenen Ausführungsbei spiele arbeiten unter atmosphärischem Druck, und in allen Fällen kann ein mit Atmo sphärendruck arbeitender Kondensator vor- flesehen sein, in welchen die freigewordenen Gase und kondensierbaren Dämpfe geleitet werden, um letztere zu kondensieren.
In Fig. 6 ist eine Entlüftungseinrichtung gezeigt, bei welcher die erste Stufe oder Kammer 17 unter Atmosphärendruck steht und in der zweiten Stufe 18 ein höherer Druck herrscht, welcher durch die Belastung des Ventils 19 im Gasableitungsrohr 20 be stimmt wird. Die bei 21 eintretende Flüssig keit strömt über die Überfallkante 22 ' und das Rohr 23 nach der zweiten Kammer oder Stufe 18, von wo sie über das Überfallwehr 24 nach dem Auslassrohr 25 gelangt.
Fig. 7 zeigt eine Entlüftungseinrichtung eingebaut zur Behandlung von Speisewasser. Mit 26 ist der mit Vakuum arbeitende Kon densator bezeichnet, die Kammern der Ent lüftungseinrichtung stehen ebenfalls unter Vakuum, aber unter einem im Vergleich zum Kondensatordruck höheren Druck, der von der Belastung des Ventils 27 abhängt. Das Vakuum in der Entlüftungseinrichtung wird durch deren Verbindung mit dem Konden sator erhalten.
Bei dieser'Anlage wird das Kondensat, welches natürlich Luft und an dere Gase enthält, mittelst der Pumpe 28 aus dem Kondensator und in die erste Kam mer 2 .der Entlüftungseinrichtung gefördert Nach dem Passieren der Kammer 2 strömt das Wasser durch die zweite Kammer nach der Pumpe 29, von wo es nach den Kesseln oder einem andern Orte gefördert wird.
Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 7 nur dadurch, dass die beiden Kammern der Entlüftungseinrichtung unter voneinander verschiedenen absoluten Drücken gehalten werden, welche durch die Belastungen der Ventile 27 bedingt sind.
Mit andern Worten die Belastung des Ventils 27 in der zweiten Kammer 3 ist grösser als diejenige in der ersten Kammer 2, und daher ist .der absolute Druck in der Kammer 3 höher als in der Kammer 2, und um den höheren Gegendruck, welchen die Flüssigkeit beim Strömen von Kammer 2 naoh Kammer 3 überwinden muss, zu erhalten, ist letztere niedriger angeordnet als die Kammer 2, der Unterschied an Höhe ist natürlich durch die Druckdifferenz be stimmt.
Der Einfachheit halber wurden in allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbei spielen nur Zwei- bezw. Dreistufen-Entlüf- tungseinrichtungen gezeigt; es ist selbstver ständlich, dass irgend eine gewünschte grö ssere Anzahl von Stufen für besondere Be dürfnisse und auch je nach dem Grad der gewünschten Entlüftung oder Ga.sabschei- dung vorgesehen sein können. Für gewöhn liche Zwecke, wie zu Beispiel für die Entlüf tung von Kesselspeisewasser, für welche sich die vorliegende Einrichtung in hervorragen dem Masse eignet, wird eine Einrichtung mit zwei Stufen genügen.
In Fig. 9 ist eine sehr einfache Entlüftungseinrichtung dargestellt, bei welcher .der Kondensator 26 als erste Stufe oder Kammer für die Entlüftung be nützt wird, worauf das teilweise entlüftete Kondensat vom Kondensator nach einem Ent lüftungsgefäss 2, das mit dem Kondensator in Serie geschaltet ist, strömt, wobei das Ge fäss 2 durch eine Verbindung mit dem Konden- Bator 26 unter Vakuum gehalten wird.
Ob wohl der Hauptzwecil resp. das grösste An wendungsgebiet der vorliegenden Entlüf tungseinrichtung zum Entlüften von Speise wasser besteht, so kann das Verfahren und die Einrichtung gemäss der Erfindung auch für andere Verwendungen dienen, wo es dar auf ankommt, aus Flüssigkeiten die in ihnen enthaltene Luft oder Gase abzuschei den.
Wenn die Entlüftungsgefässe unter Va kuum stehen, so kann das Vakuum auf ir gend eine Weise erzeugt werden, beispiels- weise durch Verbindung der Einrichtung mit einem Vakuum-Kondensator, wie vorstehend beschrieben, oder das Vakuum kann auch mit Hilfe eines Dampf-Ejektors 28, wie in Fig. 10 dargestellt, erzielt werden, wobei eine Kühlschlange 29 vorgesehen ist, um konden- sierbare Dämpfe, welche vom Dampf im Ejektor mitgerissen werden, zu kondensieren.
Method and device for expelling gases from liquids. The invention relates to a method and a device for expelling gases, e.g. B. from air, oxygen, carbon dioxide, nitrogen etc., from liquids and is suitable. particularly suitable for treating water for boiler feed.
It is known. that the separation of gases, in particular oxygen, from liquids at an elevated temperature of the liquid, especially at the boiling point of the same, is carried out at any absolute pressure. The time during which the liquid can be kept at the boiling temperature, for example in boiler feed systems in which the water is in constant flow, is often not so long that the necessary ventilation is achieved.
For this reason (British patent no. <B> 173301) </B> for the purpose of bringing about a complete deaeration, a double treatment has been proposed, after which the water first - the heat effect and then a chemical reaction , for example with iron, which practically removes the last residues of oxygen, which is the harmful gas in the boiler feed water, from the <I> liquid </I>.
. However, it is immediately clear that great economic advantages would result from a purely physical treatment of the liquids with heat, if it were possible to completely separate the harmful amount of oxygen and the others in the liquid It is possible to limit the gases contained, such as nitrogen and carbon dioxide, to quantities which can no longer have a harmful effect, so that the entire apparatus for carrying out the chemical treatment of the liquid would be superfluous.
The subject matter of the present patent is such a method for deaerating liquids, by means of which oxygen and other gases are removed from liquids in whole or in part so that the remaining traces can no longer exert any negative influence, namely through a purely physical treatment. According to the method according to the invention, the liquid is subjected on its way through a device to a treatment by means of heat in several successive stages, whereby the treatment time is extended.
Several devices for carrying out the method according to the invention are shown, for example, in the accompanying drawing, although they steal: FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the device in two perpendicular sections offset from one another by <B> 90 '</B>; Figure 3 is a vertical section of a modified embodiment in which the deaerated water is returned from one stage to a previous stage.
Fig. 4 shows a venting device in which boiling takes place under atmospheric pressure in a two-stage apparatus, the stages being arranged in series and a cooling coil being provided between the stages so that the water exiting the first stage before it enters is cooled in the second stage;
Fig. 5 is a schematic elevation showing the combination of a venting device and a heat exchanging device; Fig. 6 shows a device. in which the boiling of the liquid can take place in two stages under different pressure and the pressure in the second stage is above atmospheric pressure;
Figure 7 is a schematic illustration of a venting device for a steam condensing and feedwater system. in which the boiling vent takes place in stages under vacuum; Fig. 8 is a modified embodiment of the device shown in Fig. 7, which BEZW different high absolute pressures in the individual stages. allow different degrees of vacuum;
9 shows a modified embodiment of a venting device, which results in a simple arrangement in feed water systems and in which the condenser working with vacuum acts as the first stage of the venting device, and FIG. 10 shows one working with vacuum Device in which the vacuum is generated by means of a steam ejector.
In FIGS. 1 and 2, 1 denotes a vessel which is divided into two chambers 2 and 3 and which the liquid to be treated flows through one after the other, wherein. the latter through inlet 4 into the chamber:? enters, overflows over the overflow edge 5 into the chamber 3, and after the outlet 7 subtracts, from which a pipe 8 leads to the vapor or gas space of the vessel 1; the released gas or air escapes through the outlet nozzle 8a. Perforated tubes 9 are provided in the two chambers or stages 2 and 3, and steam is supplied to these tubes which emerges through the holes and rises in each chamber.
The steam supply is expediently dimensioned so that the temperature in chambers 2 and 3 is brought approximately to the boiling point under a pressure which corresponds to atmospheric pressure in the present exemplary embodiment.
In the embodiment according to FIG. 3, a circulation line is shown. through which part of the liquid. after it has left the chamber 3, flows into the chamber 2 through the check valve 11 provided in the circulation line, where it mixes with the entering cooler and gas-rich liquid, according to the principle mentioned in British patent 183534.
In the two above-mentioned embodiments, a drop in temperature due to radiation when the liquid flows over is unavoidable from one chamber or stage to the next. This cooling effect can. if desired, increased. by a cooling coil between the stages, as indicated at 19 in FIG. is provided-.
In Fig. 5 it is shown how a heat a ustausehvorriehfun- 6 between the exit of the water to be treated from the
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last (-ii <SEP> Kaninit @ r <SEP> or <SEP> stage <SEP> of the <SEP> vent i, inrit @ htnn. "- <SEP> and <SEP> the <SEP> inlet <SEP> to <SEP> first <SEP> Kam iri @ .r <SEP> is switched on <SEP> is.
<SEP> In <SEP> this <SEP> trap <SEP> flows
<tb> the <SEP> boiled <SEP> water, <SEP> with <SEP> approximately <SEP> boiling temperature <SEP> through <SEP> the <SEP> pipe socket <SEP> 13, <SEP> in <SEP> the
<tb> pipes <SEP> 1.1 <SEP> and <SEP> dureli <SEP> some <SEP> of the same <SEP> back
<tb> after <SEP> the <SEP> final <SEP> outlet <SEP> 15 <SEP> of the <SEP> heat exchange device, <SEP> during <SEP> the <SEP> dealing with <SEP> <SEP> Water <SEP> in <SEP> the <SEP> heat exchange "-orriclituug <SEP> occurs at <SEP> 16 <SEP>,
<SEP> the <SEP> tubes <SEP> 14 <SEP> around - # trönit <SEP> and <SEP> then <SEP> in <SEP> the <SEP> first <SEP> stage <SEP> 2 <SEP> flows.
<tb> The <SEP> temperature <SEP> of the <SEP> entering <SEP> water
<tb> is <SEP> so <SEP> increases <SEP> and <SEP> the <SEP> temperature <SEP> of the
<tb> finally <SEP> escaping <SEP> treated <SEP> water
<tb> is decreased <SEP>. The device of Fig. 5 has three stages, and the first stage is equipped with a device for condensing the escaping. Fumes.
All of the above-described exemplary embodiments work under atmospheric pressure, and in all cases a condenser operating at atmospheric pressure can be provided, in which the released gases and condensable vapors are passed in order to condense the latter.
In Fig. 6 a venting device is shown in which the first stage or chamber 17 is under atmospheric pressure and in the second stage 18 there is a higher pressure, which is true by the load on the valve 19 in the gas discharge pipe 20 be. The liquid entering at 21 flows over the overflow edge 22 'and the pipe 23 to the second chamber or stage 18, from where it passes over the overflow weir 24 to the outlet pipe 25.
Fig. 7 shows a built-in venting device for treating feed water. With 26 of the working with vacuum Kon capacitor is called, the chambers of the Ent ventilation device are also under vacuum, but under a higher pressure than the condenser pressure, which depends on the load on the valve 27. The vacuum in the vent is obtained by connecting it to the condenser.
In this system, the condensate, which naturally contains air and other gases, is pumped out of the condenser and into the first chamber 2 of the venting device by means of the pump 28. After passing through chamber 2, the water flows through the second chamber to the Pump 29, from where it is pumped to the boilers or another location.
The embodiment shown in FIG. 8 differs from that according to FIG. 7 only in that the two chambers of the venting device are kept at absolute pressures which are different from one another and which are caused by the loads on the valves 27.
In other words, the load on the valve 27 in the second chamber 3 is greater than that in the first chamber 2, and therefore the absolute pressure in the chamber 3 is higher than in the chamber 2, and by the higher counter pressure which the liquid when flowing from chamber 2 to chamber 3 has to be overcome, the latter is arranged lower than chamber 2, the difference in height is of course determined by the pressure difference.
For the sake of simplicity, only two bezw were playing in all of the exemplary embodiments described above. Three stage venting devices shown; It goes without saying that any desired larger number of stages can be provided for special needs and also depending on the degree of venting or gas separation desired. For usual purposes, such as for the venting of boiler feed water, for which the present device is suitable in excellent mass, a device with two stages will suffice.
In Fig. 9 a very simple venting device is shown in which .the condenser 26 is used as a first stage or chamber for venting, whereupon the partially vented condensate from the condenser to a venting vessel 2, which is connected in series with the condenser , flows, wherein the Ge vessel 2 is held by a connection with the condenser 26 under vacuum.
Whether the main purpose resp. The largest area of application of the present venting device is for venting feed water, the method and device according to the invention can also be used for other uses where it is important to separate the air or gases contained in them from liquids.
If the ventilation vessels are under vacuum, the vacuum can be created in some way, for example by connecting the device to a vacuum condenser, as described above, or the vacuum can also be generated with the aid of a steam ejector 28, as shown in FIG. 10, with a cooling coil 29 being provided in order to condense condensable vapors which are entrained by the vapor in the ejector.