Verfahren zum Schutze von Verdichtern gegen Korrosionen durch das geförderte Medium, insbesondere in Brädenverdichtungsanlagen, und Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutze von Verdichtern gegen Korrosionen durch das geförderte Medium, insbesondere durch die feuchten Dämpfe bei dem Verfahren der Brüdenkornpression, und eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Bekannt lich ist bei Brüdenverdichtungsanlagen die Wirtschaftlichkeit von der befriedigenden Wirksamkeit des Verdichters abhängig.
Ander seits ist der Verdichter der gefährdetste Teil der Anlage, und zwar aus dem einfachen Grunde, weil in demselben mechanische und chemische Beanspruchungen gleichzeitig wirk sam sind und diese Einwirkungen bei er höhter Temperatur und hohen Geschwindig keiten vor sich gehen.
Es ist daher - wiederholt die Erfahrung gemacht worden, dass der Verdichter in sol chen Fällen schon nach kurzer Zeit eine starke Zerstörung erfährt, während die übrige Anlage noch intakt ist. Der Schutz des Ver dichters gegen diese Angriffe ist also hier eine Lebensnotwendigkeit. Man hat dieses Ziel dadurch zu erreichen versucht, dass man den aus der Flüssigkeit entweichenden Gasen und Dämpfen Alkalien zumischt. Man hat ferner mechanische Flüs- sigkeitsabscheider benutzt. Ein voller Erfolg. ist diesen Vorschlägen versagt geblieben.
Es bewährt sich zwar die Neutralisation der Dämpfe vor .dem Kompressor in manchen Fällen; sie versagt aber hauptsächlich dann, wenn nicht saure Anteile die Ursache der Korrosionen sind, sondern Salze etc., die gar nicht neutralisiert werden können.
Die vorliegende Erfindung ist bestimmt, die geschilderten Mängel zu beseitigen. Sie geht dabei von dem Prinzip aus, dass sowohl Rostwirkungen, wie der Angriff durch Säuren, welche ja beide elektrolytische Prozesse sind, nur bei Anwesenheit von Wasserstoffionen, d. h. also bei Anwesenheit dissozierfähigen Wassers vor sich gehen können. Ist solches nicht vorhanden, dann müssten theoretisch Angriffe durch Rost oder durch Säuren die im Grunde genommen ja auf gleicher Basis beruhende Reaktionen sind - nicht möglich sein.
Fussend auf diesem Prinzip ist die Erfin dung dadurch gekennzeichnet, dass das zu fördernde Medium vor Beginn seiner Ver dichtung, bei mehrstufigen Verdichtern also vor der ersten Stufe des Kompressors, durch Zuführung von Wärme getrocknet, d. h. von seinem Wassergehalt, wodurch allein die Dissoziation von H20 möglich ist, befreit wird. Mit andern Worten, es wird das zu fördernde Medium soweit erwärmt, dass die flüssigen Anteile verdampft und somit das zu fördernde Medium getrocknet wird; in diesem Zustande wird das zu fördernde Medium auch im Verdichter erhalten.
Dabei stellt sich die Erfindung in Gegen satz zu der bisher geübten Praxis, welche aus rein wärmetechnischen Erwägungen her aus die Kühlung des Kompressors für er forderlich erachtet, wozu sogar Wasser vor dem Kompressor eingespritzt, d. h. also die Angriffsfähigkeit der Gase und Dämpfe er höht wird.
Die Erwärmung des zu fördernden Me diums, bezw. der Gase und Dämpfe zum Zwecke der Trocknung kann natürlich in verschiedenster Weise erfolgen. Es kann zum Beispiel in die Saugleitung ein mit Fremd wärme geheizter Trockner eingebaut werden. Es kann die Überhitzungswärme des im Kompressor verdichteten Mediums zu diesem Zwecke in der Weise benutzt- werden, dass man einen Teil des verdichteten Mediums in die Saugleitung des Kompressors hineinführt. Das verdichtete Medium kann auch in einer Wärmeaustauschvorrichtung zum gleichen Zwecke benutzt werden.
Es könnte das in der Saugleitung ange saugte Medium durch Drosselung getrocknet werden. Es kann schliesslich die Trocknung im Kompressor selbst, jedoch vor der ersten Stufe, erfolgen, indem mau die Eintritts partien heizt. .
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt. Der aus der Verdampfungsanlage stam- jnende Dampf -wird durch die Leitung 9 an gesaugt. Diese Leitung ist von einem Dampf trockner 11 umgeben, der durch irgendeine beliebige Wärmequelle geheizt wird.
Es ist allerdings bekannt, zwischen einen Dampferzeuger und eine dampfverarbeitende Maschine Überhitzer einzuschalten. Bei der Dampfmaschine dient aber die Überhitzung dazu, den thermischen Wirkungsgrad zu er höhen oder, besonders bei Dampfturbinen, die mechanische Wirkung des nassen Dampfes auf die Schaufeln auszuschalten. Im vor liegenden Falle würde der thermische Wir kungsgrad des Verdichters durch starke Über hitzung vor dem Kompressor an sich ver schlechtert; deshalb kühlt man ja auch nach den derzeitigen Auffassungen die Kompres soren; man spritzt ja sogar Wasser in den Brüdendampf vor dem Kompressor ein, um sicher gesättigten Dampf zu haben.
Im vor liegenden Falle hat der Trockner aber nur den Zweck, mitgerissene Flüssigkeitsteilchen wegen ihres elektrolytischen Einflusses, aber nicht wegen des mechanischen Einflusses in einen nicht flüssigen Zustand zu verwandeln, wo diese Elektrolytischen Wirkungen nicht mehr eintreten. Es soll auch keine starke Überhitzung stattfinden, weil die Überhitzung den Wirkungsgrad des Verdichters herabsetzt und weil der Verdichter an sich schon ein Überhitzer ist.
Au Stelle des mit Fremdwärme geheizten Trockners 11 kann ein durch den verdichteten Dampf selbst geheizter Trockner 12 treten. Es ist dies möglich, da der Dampf während der Verdichtung nie ganz an oder etwas unter die Sättigungsgrenze kommen soll, aber eine starke Überhitzung muss vermieden sein, sowohl vom wärmetechnischen Standpunkt aus, als auch vom Standpunkt des chemischen Angriffes, weil bei starker Überhitzung das Material des Verdichters nicht nur verändert, sondern für den Angriff sogar empfindlicher gemacht werden kann.
Man kann ferner den Dampf zum Beispiel aus Stufe d herausnehmen, ihn zum Trocknen des frisch angesaugten Dampfes verwenden und dann wieder der folgenden Stufe e zu führen. Da nur Dampf von annähernd glei chem Drucke getrocknet wird, so kann eine zu starke Kühlung d;s verdichteten Dampfes bei richtiger Wahl der Austauschflächen 12 niemals eintreten. Der Trockner 12 soll ja auch nur dazu dienen, die flüssigen Teilchen des Dampfes in trockenen Dampf überzu führen, aber nicht den Dampf vor dem Ver dichter schon zu stark zu überhitzen, weil dadurch Dampf von höherer Temperatur in den Verdichter käme und die Temperatur sieh unmässig steigern würde.
Dadurch, dass die flüssigen Anteile des Brüdens verdampft werden, wird auch der Verdichter von einer Arbeit entlastet. Denn ein Teil der flüssigen Bestandteile des Brüdens wird sonst im Kreiselverdichter doch nur aus geschleudert, vermehrt also die Arbeit, ohne dar man Dampf erhält; die aasgeschleuderten Teile sammeln sich im (xegenteil im Gehäuse und vermehren die Gefahr der Korrosionen.
In diesem Falle ist also eine Trocknung durch den überhitzteil Dampf selbst -thermo dynamisch von Vorteil. Man könnte natür lich auch den ganz verdichteten Dampf aus der Druckleitung 10 zur Heizung des Trock ners verwenden, was dann aber keine Rück wirkung auf den Verdichter hätte, indem dieser Dampf nicht mehr weiter verdichtet wird.
Bei dieser Gelegenheit sei nochmals darauf hingewiesen, dass man im allgemeinen aus alten Vorurteilen den überhitzten Dampf als Heizdampf fürchtet. Sobald man aber die Verdampfungsapparate entsprechend einrich tet, .fällt diese Befürchtung ganz fort.
Werden Flüssigkeiten eingedampft, die beim Eindampfen die gelösten Stoffe als Trockensubstanz abgeben, wie zum Beispiel Sole, so kann in dem Trockner 11 oder 12 nicht.nur das Wasser verdampft, sondern auch die gelöste Substanz durch Abscheidung zurückgehalten werden, was die günstige Wirkung des Verfahrens noch erhöht. Der Trockner braucht in solchen Fällen nur zu gleich als Salzabscheider ausgebaut zu werden und mass leicht zu reinigen sein..
An Stelle des Trockners 12 kann man auch eine sehr einfache Trocknung durch ver dichteten Dampf setzen, indem man einen Teil des teilweise oder ganz verdichteten Dampfes beispielsweise aus der Druckleitung durch die Leitung 13 in die Saugleitung zurückführt, wobei der an sieh schon über hitzte Dampf durch Drosselung noch weiter überhitzt wird und bei der Mischung mit dem nassen Brüden diese Überhitzungswärme direkt zur Trocknung abgibt.
Diese Anordnung ist thermodynamisch schlechter als die mit dem Wärmeaustauscher, aber billiger in der Anschaffung und Anlage. Die Auswahl hängt von Fall zu Fall von den besondern Verhältnissen ab.
Schliesslich könnte man die Erwärmung durch Drosselung auch in der Saugleitung selbst vornehmen, indem man eine Drossel stelle 14 einbaut.
Ausser der durch die Trockner 11 und 12 dargestellten Lösung vermehren alle diese Massnahmen direkt oder indirekt den Kraft bedarf des Verdichters, können aber trotzdem wirtschaftlich . sein.
Es könnten alle die beschriebenen An ordnungen auch direkt an den Kompressor angebaut werden; die Eintrittspartien des Verdichters würden dann das Ende der Saug leitung mit den Vorrichtungen zum Trocknen bilden.
Insbesondere kann man den Trockner 12 direkt an den Kompressor angliedern, indem man denselben als Heizvorrichtung für den Kompressordeckel ausbildet. Dieser Teil des Verdichters könnte wegen der äusseren Wärme verluste eine etwas unter der Kondensations temperatur des Dampfes liegende Temperatur haben und daher Anlass zu leichten Nieder schlägen geben. Dies kann durch eine solche Heizung vermieden werden. Dasselbe kann auch durch Wärmezufluss im Gehäuse von den höheren Stufen des Kompressors erreicht werden.
Man kommt dazu aus der Überlegung heraus, dass in den meisten Fällen von der Verwendung von Fremdwärme besser abzu sehen und die Wärme zum Trocknen direkt oder indirekt durch den Verdichter abzugeben ist. Nun erfolgt die wirtschaftlichste Art der Erwärmung des Dampfes mit Rücksicht auf die sowieso erforderliche Verdichtung durch die Verdichtung selbst. Dabei wird voraus gesetzt, dass die Verdichtung unter möglich ster Vermeidung jedes Wärmeverlustes nach aussen, also möglichst adiabatisch erfolgt.
Jede adiabatische Verdichtung führt im Wä.rniediagramm sofort von der Grenzkurve senkrecht nach oben, im Kreiselverdichter sogar wegen der Radreibung, der Stoss- und Undichtigkeitsverluste etwas nach rechts, so dass damit die schnellste Erwärmung statt findet und mit Rücksicht auf den ganzen Prozess die wirtschaftlichste; sie ist besser als jede Drosselung.
Man wird zweckmässiger weise folgende weitere Massnahmen treffen Ganz im Gegensatz zur gewöhnlichen Behandlung von Verdichtern ist derselbe sorgfältig vor Wärmeableitung und Strahlung nach aussen zu schützen, es sei denn; dass man die Eintrittspartien besonders heizt. Es ist zudem in den ersten Stufen jede innere direkte oder indirekte Kühlung, sowohl Ober flächenkühlung, wie Einspritzkühlung zu ver meiden. Letztere muss wegen der direkten Einführung von Wasser korrosiv wirken.
Process for protecting compressors against corrosion by the conveyed medium, in particular in steam compression systems, and device for carrying out this process. The invention relates to a method for protecting compressors against corrosion by the conveyed medium, in particular by the moist vapors in the method of vapor compression, and a device for carrying out this method. As is well known, the economic viability of vapor compression systems depends on the satisfactory effectiveness of the compressor.
On the other hand, the compressor is the most endangered part of the system, for the simple reason that mechanical and chemical stresses are simultaneously effective in the same and these effects take place at higher temperatures and high speeds.
Experience has therefore repeatedly been made that in such cases the compressor is severely damaged after a short time while the rest of the system is still intact. The protection of the compressor against these attacks is therefore a vital necessity here. Attempts have been made to achieve this goal by adding alkalis to the gases and vapors escaping from the liquid. Mechanical liquid separators have also been used. A complete success. has failed to meet these proposals.
It is true that the neutralization of the vapors before the compressor has proven itself in some cases; however, it mainly fails if the cause of the corrosion is not acidic components, but salts etc., which cannot be neutralized at all.
The present invention is intended to remedy the foregoing defects. It is based on the principle that both rust effects and attack by acids, which are both electrolytic processes, only occur in the presence of hydrogen ions, i.e. H. can therefore occur in the presence of dissociable water. If this is not available, then theoretically attacks by rust or by acids, which are basically reactions based on the same basis, should not be possible.
Based on this principle, the inven tion is characterized in that the medium to be conveyed is dried by adding heat before the start of its compression, i.e. before the first stage of the compressor in the case of multi-stage compressors. H. is freed from its water content, which alone enables the dissociation of H20. In other words, the medium to be conveyed is heated to such an extent that the liquid components evaporate and thus the medium to be conveyed is dried; in this state the medium to be conveyed is also retained in the compressor.
The invention is in contrast to the previously practiced practice, which from purely thermal considerations from the cooling of the compressor is considered necessary for which even water is injected in front of the compressor, d. H. so the ability of the gases and vapors to attack is increased.
The heating of the medium to be conveyed, respectively. the gases and vapors for the purpose of drying can of course take place in a wide variety of ways. For example, a dryer heated with external heat can be installed in the suction line. The superheating heat of the medium compressed in the compressor can be used for this purpose in such a way that part of the compressed medium is fed into the suction line of the compressor. The compressed medium can also be used in a heat exchange device for the same purpose.
The medium sucked into the suction line could be dried by throttling. Finally, drying can take place in the compressor itself, but before the first stage, by heating the inlet sections. .
Some exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the accompanying drawing. The steam coming from the evaporation system is sucked in through line 9. This line is surrounded by a steam dryer 11, which is heated by any heat source.
However, it is known to connect superheaters between a steam generator and a steam-processing machine. In the steam engine, however, the overheating serves to increase the thermal efficiency or, especially in the case of steam turbines, to turn off the mechanical effect of the wet steam on the blades. In the present case, the thermal efficiency of the compressor would be worsened by severe overheating in front of the compressor; that is why the compressors are also cooled according to current views; you even inject water into the vapor in front of the compressor to ensure that the steam is saturated.
In the present case, however, the only purpose of the dryer is to transform entrained liquid particles into a non-liquid state where these electrolytic effects no longer occur because of their electrolytic influence, but not because of the mechanical influence. There should also be no strong overheating, because the overheating reduces the efficiency of the compressor and because the compressor itself is a superheater.
In place of the dryer 11 heated with external heat, a dryer 12 heated by the compressed steam itself can occur. This is possible because the steam should never come completely to or slightly below the saturation limit during compression, but strong overheating must be avoided, both from a thermal point of view and from the point of view of chemical attack, because if the material is strongly overheated of the compressor can not only be changed, but can even be made more sensitive to attack.
You can also remove the steam, for example, from stage d, use it to dry the freshly sucked in steam and then return to the following stage e. Since only steam of approximately the same pressure is dried, excessive cooling of the compressed steam can never occur if the exchange surfaces 12 are chosen correctly. The dryer 12 should only serve to transfer the liquid particles of the steam into dry steam, but not to overheat the steam too much before the Ver denser, because this would cause steam from a higher temperature to enter the compressor and the temperature would look excessive would increase.
Because the liquid components of the vapor are evaporated, the compressor is also relieved of work. Because a part of the liquid constituents of the vapor is otherwise only thrown out in the centrifugal compressor, thus increasing the work without obtaining steam; The carrion-hurled parts collect in the opposite part in the housing and increase the risk of corrosion.
In this case, drying using the superheating part of the steam itself - thermodynamically - is advantageous. One could of course also use the fully compressed steam from the pressure line 10 to heat the Trock ners, but this would not have any repercussions on the compressor in that this steam is no longer compressed.
On this occasion it should be pointed out again that one generally fears overheated steam as heating steam based on old prejudices. But as soon as the evaporation apparatus is set up accordingly, this fear disappears entirely.
If liquids are evaporated that release the dissolved substances as dry substance during evaporation, such as brine, then not only the water can be evaporated in the dryer 11 or 12, but also the dissolved substance can be retained by separation, which is the beneficial effect of the process still increased. In such cases, the dryer only needs to be removed as a salt separator and be easy to clean.
Instead of the dryer 12 you can also set a very simple drying by ver compressed steam by returning part of the partially or fully compressed steam, for example, from the pressure line through line 13 into the suction line, with the steam, which is already overheated Throttling is further overheated and when mixed with the wet vapors, this superheating heat is emitted directly for drying.
This arrangement is thermodynamically worse than that with the heat exchanger, but cheaper to buy and install. The selection depends from case to case on the particular circumstances.
Finally, the heating by throttling could also be carried out in the suction line itself by installing a throttle point 14.
Apart from the solution represented by the dryers 11 and 12, all these measures increase the power requirement of the compressor directly or indirectly, but can still be economical. his.
All the arrangements described could also be attached directly to the compressor; the inlet parts of the compressor would then form the end of the suction line with the devices for drying.
In particular, the dryer 12 can be linked directly to the compressor by designing it as a heating device for the compressor cover. Because of the external heat losses, this part of the compressor could have a temperature slightly below the condensation temperature of the steam and therefore give rise to slight precipitation. This can be avoided by using such a heater. The same can be achieved by inflowing heat into the housing from the higher stages of the compressor.
One comes out of the consideration that in most cases it is better to avoid the use of external heat and that the heat for drying should be given off directly or indirectly through the compressor. Now the most economical way of heating the steam takes place with regard to the compression required anyway by the compression itself. It is assumed that the compression takes place with the greatest possible avoidance of any heat loss to the outside, i.e. as adiabatic as possible.
Every adiabatic compression in the thermal diagram immediately leads vertically upwards from the limit curve, in the centrifugal compressor even slightly to the right because of the wheel friction, the shock and leakage losses, so that the fastest heating takes place and the most economical with regard to the entire process; it is better than any throttling.
The following additional measures are expediently taken. In contrast to the usual treatment of compressors, they must be carefully protected from heat dissipation and radiation to the outside, unless; that the entry areas are particularly heated. In the first stages, any internal direct or indirect cooling, both surface cooling and injection cooling, must be avoided. The latter must have a corrosive effect because of the direct introduction of water.