Verfahren zur Aufbereitung salzhaltigen Wassers
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung salzhaltigen Was sers-insbesondere für Kesselspeisezweeke -mittels Ionenaustausches. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Das Verfahren naeh der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es unter Verwendung einer Anlage durchgeführt wird, in welcher die Ionenaust. auschmasse in mindestens einem Be hälter in einem Kreis angeordnet ist, wobei ein Teil des Kreises die Aufbereitungszone und der übrige Teil des Kreises die Regene- rationszone darstellt und während des unun- terbrochenen Betriebes der Anlage frisch re generierte Austauschmasse aus der Regenerationszone in die Aufbereitungszone und er schöpfte Austauschmasse aus der Aufbereitungszone in die Regenerationszone gelangt.
Zweckmässig ist es, wenn der Eintritt des Wassers in die Aufbereitungszone und der Eintritt der Masse in die Regenerationszone sowie der Austritt des Wassers aus der Auf- bereitungszone und der Austritt der Masse aus der Regenerationszone an benachbarten Stellen erfolgt. Die Vorrichtung zur Durch- führung des Verfahrens ist dadurch gekenll- zeichnet, dass sie mindestens einen Behälter für die in einem Kreis angeordnete Aus tauschmasse, und Einrichtungen zur Zufüh- rung des aufzubereitenden Wassers und zur Abführung des aufbereiteten Wassers sowie Zu- und Abführungsvorrichtungen für das Regenerationsmittel besitzt.
Die Austausch- masse kann zum Beispiel in einem einzigen ringförmigen Behälter angeordnet sein, und in diesem können sowohl die Aufbereitungs- zone als auch die Regenerationszone relativ zur Gesamtaustauschmasse versehiebbar sein.
Zweckmässig kann in diesem ringförmigen Be hälter eine'Transporteinrichtung vorgesehen sein, welche die Austausehmassen in dem Be hälter in der Richtung befördert, die von der Eintrittsstelle des aufzubereitenden Wassers in den Behälter über die Regenerationszone der Masse zu der Austrittsstelle des gereinigten Wassers aus dem BehÏlter verlÏuft. Es kann aber auch eine Dreheinrichtung für den die Austauschmasse enthaltenden Behälter vorgesehen sein, welche es ermöglicht, beim Drehen des Behälters dessen dafür vorgesehene Ansehlüsse an die Zu-bzw. Ableitung des Wassers und der Regenerierungsflüssigkeit nach Wahl und Erfordernis heranzuführen.
Femer können auch zur Aufnahme der Austausehmasse mehrere in einem Kreis angeordnete Behälter vorgesehen sein, wobei in den in einem Teil des Kreises angeordneten Behältern die Aufbereitung des Wassers und in den im andern T'eil des Kreises angeord- neten Behältern die Regeneration der Masse erfolgt. Die Zugehörigkeit der einzelnen Be hälter zu der für den einen oder den andern Verwendungszweek bestimmten Teilmenge kann jeweils entsprechend der in ihnen durchzuführenden Aufgabe wechseln.
Bekanntlich kann im neuzeitliehen Kesselbetrieb häufig nur solches Speisewasser verwendet werden, das einen möglichst hohen Reinheitsgrad besitzt. Dies ist besonders für solche Kesselanlagen erforderlich, die zum Beispiel mit Zwanglauf und sehr hohen Tem peraturen arbeiten, deren weitere Steigerung nur von den Eigenschaften der im Kesselbau verwendeten Stähle abhängig ist. Zur Auf- reehterhaltung eines ungestörten Kesselbetriebes muss aber auch die Zufuhr von. Speisewasser, das zum Beispiel in Ionenaustausehanlagen aufbereitet wird, stetig und unabhän gig von Störungen erfolgen.
Die Erfindung weist einen Weg, um mit verhältnismässig einfachen Mitteln die ununterbroehene Zufuhr von gereinigtem Speisewasser sowie eine wirksame Aufbereitung des Speisewassers und Regeneration der Austauschmasse durchzu- f hren, ohne dass störende Betriebsunterbre chungen der Aufbereitungsanlage oder ge fährliche Durchbrüche durch die Aufberei tmgsanlage eintreten können, welche die Sicherheit des Betriebes der Kessel-oder der Dampfkraftanlage beeinträchtigen w rden.
Aus der Zeichmmg sind als Beispiel für das erfindungsgemässe Verfahren schematiseh dargestellte Durehführungsmögliehkeiten der Aufbereitung salzhaltigen Wassers ersichtlich.
In Fig. 1 ist die Versehiebbarkeit bestimmter Teile der Austauschmassen relativ zur Gesamtaustauschmasse veranschaulicht. Aus Fig. 2 geht die Verschiebbarkeit dieser Teile innerhalb eines Behälters hervor. In Fig. 3 ist die jeweils wechselnde Zusammengehörigkeit mehrerer Behälter zu einer Aufbereitungs- bzw. Regenerationsabteilung dargestellt. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anordnung von drei Behältern in versehiedenen Schaltungsmög- lichkeiten.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird die mit 1 bezeichnete Austauschmasse, welche einen Teil einer ringförmigen Austauschmasse darstellt, vom aufzubereitenden Wasser in Pfeilrichtung durchflossen. Die Eintrittsstelle des Wassers in die Austauschmasse ist mit 2 und seine Austrittsstelle aus der Masse mit 3 bezeichnet.
Von diesen beiden Stellen wird die Aufbereitungszone a der Austauschmasse begrenzt. Je nach dem Erschöpfungsgrad der in dieser Zone befindlichen Austauschmasse oder nach einem vorher festgelegten Zeitpunkt kann diese Zone in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise relativ zur Gesamtaus- tauschmasse versehoben werden, so dass danach wieder eine einwandfrei austauschende Masse in der zwischen den Ein-und Austritts ¯ffnungen 2' bzw. 3' f r das zu-reinigende Wasser befindliehen Austauschzone a'mit dem aufzubereitenden Wasser in Berührung gebracht wird. Benachbart zu der Aufbereitungszone befindet sich die hier nicht dargestellte Regenerationszone, in der die Aus tausehmasse regeneriert wird.
Diese Regene- rationszone ist von einer Ein-und Austrittsstelle für die Regenerierungsflüssigkeit begrenzt und versehiebt sich relativ zur Ge- samta, ustauschmasse in einer Weise, die der Versehiebung der Austauschzone entspricht.
Die Verschiebbarkeit der Austausch-und Regenerationszone geht besonders anschau- lich aus Fig. 2 hervor. Hier ist der die Austauchmasse 1 enthaltende Behälter ringför- mig ausgebildet. Die Eintrittsstelle des aufzubereitenden Wassers in diesen Behälter ist mit 2 und die Austrittsstelle des gereinigten Wassers aus diesem Behälter mit 3 bezeich- net. Die zwisehen diesen beiden Stellen befindliehe und vom aufzubereitenden Wasser in Pfeilriehtung durehflossene Zone der Austauschmasse ist mit A bezeichnet. Benachbart zu dieser Ein und Austrittsstelle befinden sich die hier nicht gezeigten Ein-und Austrittsstellen für die Regenerierungsflüssigkeit.
Zwischen diesen Stellen befindet sich die Re generationszone R, die von der Regenerie- rungsflüssigkeit durehflossen wird. Je nach dem fortschreitenden Grad der Erschöpfung der Austauschmasse oder nach einem vorher willkürlich bestimmten Zeitpunkt wird die Zone der Aufbereitung innerhalb der Aus tausehmasse verschoben, wie es durch den gestrichelten Pfeil und die Ein-und Austrittsstelle 2'bzw. 3'des Wassers angedeutet ist.
In entsprechender Weise verschieben sich auch die hier nicht gezeigten Ein-und Austritts stellen für die Regenerierungsflüssigkeit und somit auch die Regenerationszone.
Die Verschiebung der Aufbereitungs-sowie der Regenerationszone relativ zur Gesamtaus tauschmasse kann nicht nur stÏndig, sondern auch absatzweise fortwährend erfolgen. Sie kann mittels einer'Transportvorriehtwg durchgeführt werden, welche die Gesamtaustauschmasse zum Beispiel in einem ringför- migen feststehenden BehÏlter in der Richtung befördert, die von der Eintrittsstelle des aufzubereitenden Wassers in den Behälter über die Regenerationszone des Wassers zu der Austrittsstelle des gereinigten Wassers aus dem Behälter verläuft. Man kann aber auch den die Austauschmasse enthaltenden ringförmigen Behälter selbst, zum Beispiel um seine Mittelachse, drehen und ihn dabei an den an festen Orten befindlichen Ein-bzw.
Austrittsstellen sowohl des Wassers als auch der Regenerierungsflüssigkeit vorbeiführen und in geeigneter Weise mit diesen Stellen verbinden.
Naeh Fig. 3 sind mehrere, Austauschmassen enthaltende und mit 4 bezeichnete BehÏlter in Form eines Kreises angeordnet. Das aufzubereitende Wasser durchfliesst nacheinander eine gewisse Anzahl oder Gruppe dieser Behälter, die es dann als ausreichend gereinigtes Wasser verlässt. Die zu dieser bestimm- ten Anzahl von Behältern gehörenden ersten Ein-bzw. letzten Austrittsstellen des Wassers sind auch hier mit 2 bzw. 3 bezeichnet. In den nieht vom aufzubereitenden Wasser durchflossenen restlichen Behältern wird die Regenerierung der Austauschmasse durchgeführt. Die Anzahl der f r die Regenerierung benötigten Behälter richtet sich nach dem Aus tauschvermögen der Masse und dem Fassungsvermögen der einzelnen Behälter.
Ist die zuerst vom aufzubereitenden Wasser durchflos- sene Masse im ersten der zu dieser Anzahl gehörenden Behälter erschöpft oder die für den Ionenaustausch für diesen Behälter von vornherein festgesetzte Zeitdauer abgelaufen, so wird dieser Behälter vom Durchfluss des aufzubereitenden Wassers abgeschaltet und die Eintrittsstelle des aufzubereitenden Wassers zu dem in dieser Gruppe folgenden näch- sten Behälter verlagert.
Damit aber die Anzahl der zur Aufbereitung des Wassers dienenden Behälter gleich bleibt, wird in geeig- neter Weise der Behälter, der von der Re generierungsflüssigkeit als letzter durchflos- sen worden ist und sich jetzt im voll gebrauchsfähigen Zustand befindet, der zur Auf- bereitung des Wassers dienenden Behälter- gruppe nachgeschaltet. Diesem neuen Betriebszustand entsprechend sind die Ein-und Aus trittsstellen des Wassers mit 2 ! bzw. 3'bezeichnet. Demzufolge verschiebt sich auch die Gruppe derBehälter, in denen die Regeneration der Masse durchgeführt wird.
Hierdurch kann man erreichen, dass immer eine frisch regenerierte Austauschmasse als letzte in den Durchfluss des aufzubereitenden Wassers naehgeschaltet wird.
In den Fig. 4 und 5 sind drei Austausch- massen enthaltende Behälter 4 dargestellt, die in Ringform hintereinander geschaltet sind.
Das aufzubereitende Wasser tritt hier über die Leitung'2 in die Rlingleitung, welche die Behälter 4 untereinander verbindet. Die Abführung des gereinigten Wassers erfolgt über die Leitung 3, die von der zwischen diesen beiden Behältern und dem dritten Behälter befindlichen Ringleitung abzweigt. Durch geeignete Leitungsführung und Absperrorgane lässt sich erreichen, dass jeweils zwei Behälter vom aufzubereitenden Wasser durchflossen werden, während der dritte Behälter von diesem Durchfluss ausgenommen wird. Während dieser Zeit kann die Austauschmasse des dritten Behälters regeneriert und danach dem letzten der bisher zur Aufbereitung des Wassers dienenden Behälter nachgeschaltet werden.
Gleichzeitig wird der zuerst vom aufzu- bereitenden Wasser durehflossene Behälter, dessen Austauschmasse jetzt mehr oder weniger erschöpft ist, vom Durchfluss des Wassers abgeschaltet und seine Austauschmasse regeneriert. Wird die Austauschmasse eines jeden Behälters so bemessen, dass sie allein für die volige Aufbereitung des Wassers genügt, so ist es möglich, den ersten der beiden jeweils hintereinander geschalteten Behäl ter bis zur völligen Erschöpfung der Masse auszufahren.
Hierbei braueilt nicht befiirchtet zu werden, dass schädliche lonendurchbrüche in die Reinwasserleitung erfolgen können, da in den Durchflu¯ des Wassers immer noch ein zweiter Behälter mit seiner frisch regene rierten und voll austauschfÏhigen Masse nachgeschaltet ist, welche unerwünschte Ionen- durchbrüche auf jeden Fall unschädlich macht. Das Umschalten des Durehflusses des aufzubereitenden Wassers von einem Behälter zu dem andern und die Abschaltung des BehÏlters mit der zu regenerierenden Austausch- masse kann auch zu einem Zeitpunkt erfolgen, der nicht mit der völligen Erschöpfung der Austauschmasse des vorgeschalteten Behälters zusammenfällt. Zur Regenerierung der Massen können die einzelnen Behälter in ähnlicher Weise auf die Zu-bzw.
Ableitungen der Re generierungsflüssigkeit umgeschaltet werden.
An Stelle feststehender Behälter, die in bestimmter Reihenfolge jeweils wechselnd mittels Absperrorganen in den Zu-und Abfluss des Wassers eingeschaltet werden, kann man auch eine Transportvorrichtung benutzen, die es erlaubt, die Behälter mitsamt ihren Austauschmassen an diese Zu-und Abflussstellen heranzuführen.
Bei geeigneter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens hat man es in der Hand, ohne zeitraubende oder kostspielige Kontrollen des Zustandes der Aus tauschmasse doch immer sicher zu sein, dass ein Uberfahren der Austauschmasse unmög- lieh gemacht ist und ein unbemerkter Ionen- durchbruch durch die vorgeschaltete Aus tauschmasse von der nachgeschalteten Aus tauschmasse in jedem Fall unschädlich gemacht wird. Die Vorteile eines derartigen Verfahrens machen sich besonders auch bemerkbar bei Zwanglaufkesselanlagen, die mit überkritischem Druck und sehr hohen Tem- peraturen von beispielsweise 600 C und mehr arbeiten.
Ohne Nachteile befürchten zu müssen, können dann auch die Überhitzer- rohre in den Strahlungsteil des Kessels verlegt werden. Durch eine zuverlässig und aus- reichend wirkende Wasseraufbereitungsanlage lassen sich alle die Schäden vermeiden, die sonst üblicherweise durch Ablagerungen in den Kesselrohren entstehen würden. Auch beim Betrieb von Dampfkraftanlagen und bei Verfahren, insbesondere chemischer Art, bei denen es neben einem hohen Reinheitsgrad auch auf eine zuverlässige Aufbereitung des verwendeten Wassers ankommt, ist das neue Verfahren von aussehlaggebender Bedeutung.
PATENTANSPR¯CHE
I. Verfahren zur Aufbereitung salzhalti- gen Wassers-insbesondere für Kessel- speisezwecke-mittels Ionenaustausches, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren unter Verwendung einer Anlage durchgeführt wird, in welcher die Ionenaustauschmasse in mindestens einem Behälter in einem Kreis angeordnet ist, wobei ein Teil des Kreises die Aufbereitungszone und der übrige Teil des Kreises die Regenerationszone darstellt und während des ununterbroehenen Betriebes der Anlage frisch regenerierte Austauschmasse aus der Regenerationszone in die Aufbereitungszone und erschöpfte Austauschmasse aus der Aufbereitungszone in die Regenerationszone gelangt.