Verfahren zur intermittierenden Zugabe eines Zusatzstoffes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verf ahren zur intermittierenden Zugabe eines Zus#atzstoffes mi sehr kleinem Mengenverhältnis zu einer im konti nuierlichen Strom fliessenden Flüssigkeit, die nicht mit Luft oder Gasen in Berührung kommen darf.
In der Verfahrenstechnik stellt sich das Problem, einem kontinuierlich fliessenden Flüssigkeitsstrom sehr kleine Mengen eines anderen Stoffes zuzusetzen. Besondere Schwierigkeiten treten dabei auf, wenn die Konzentration des Zusatzstoffes in der Grössen- ordnun#g von Promillen oder darunter liegt, denn bei käuflichen Dosierpumpen kann die Liefermenge oft nicht auf den gewünschten kleinen Wert redu ziert werden. Man behilftsich deshalb häufig damit, dass man den zuzusetzenden Stoff passend verdünnt.
Diese Methode ist jedoch in vielen Fällen nicht anwendbar, so dass die Drosselung intermittierend vorgenommen werden muss. Zum Ausgleich der Konzentration ist es dabei Üblich, hinter der Dosier- stelle ein Ausgleichsgefäss vorzusehen, in welchem ein Rührwerk für homogene Konzentration sorgt.
Bei einer solchen bekannten Vorrichtung (Fig. <B>1)</B> ergibt sich bei impulsartiger Zugabe des Zusatz stoffes ein Konzentrationsverlauf, wie in Fig. 2 dar gestellt. Kurve a zeigt dabei die Zugabezeit <B>d,</B> die gegenüber dem Dosierungsintervall <B><I>A</I></B><I> t</I> sehr klein sind. Unter dieser Voraussetzung zeigt die Konzentration des Zusatzstoffes im Ausgleichsgefäss<B>-</B> und damit in dem kontinuierlich fliessenden Strom der Flüssig keit<B>-</B> den in Kurve<B>b</B> in Abhängigkeit von der Zeit dargestellten Verlauf.
Der abfallende Teil der Kurve verläuft dabei nach einer e-Funktion. Die relative Schwankung mIn der Konzentration ergibt sich nach der Formel
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wobei q <B>=</B> Durchflussmenge in m3/h At <B>=</B> Dosierungsintervall in Stunden <I>v</I><B>=</B> Volumen des Ausgleichsgefässes in m3 ist. Man ersieht daraus, dass sich das Konzentrations verhältnis m/n beliebig klein machen lässt, wie z. B.
in Kurve c (Fig. 2) angedeutet"durch eine Verkleine rung von q <I>oder</I> At, oder durch eine Vergrösserung des Ausgleichsgefässes.
Weiterhin muss die Zugabe häufig unter Aus- schluss von Luft oder anderen schädlichen Gasen er folgen, oder es ist unerwünscht, in der strömenden Flüssigkeit eine von der Temperatur abhängige Dampfphase in dem Ausgleichsbehälter zu erhalten, dadannder Druck in diesem Behälter immer tempe raturabhängig ist.
Nach der Erfindung soll dies nun dadurch er reicht werden, dass aus dem Hauptstrom ein konti nuierlich fliessender, im festen Mengenverhältnis zu ihm stehender Nebenstrom abgezweigt, durch einen von der Flüssigkeit vollständig erfüllten Ausgleichs behälter geführt -und zum Hauptstrom wieder zurück geführt wird, und dass die Zugabe des Zusatzstoffes diskontinuierlich in den Nebenstrom erfolgt, und zwar spätestens in dem Ausgleichsbehälter.
Zweckmässigerweise kann dabei das feste Men genverhältnis der beiden Teilströme durch Drossel organe eingestellt werden, wobei das Drosselorgan im Nebenstrom stromabwärts von dem Ausgleichsbehäl ter liegt.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass der Neben- strorn stromabwärts der Förderpumpe aus dem Hauptstrom abgezweigt und stromaufwärts derselben in diesen zurückgeführt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren bring Vorteile, wenn es auf die Zugabe von Stickstoffverbindungen, insbesondere von Ammoniak, in das Speisewasser eines Kessels angewendet wird.
Die Fig. <B>3</B> und 4 zeigen zwei Ausführungsbei spiele einer Vorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemässen Verfahrens. Von der Leitung<B>1</B> (Fig. <B>3)</B> zweigt an der Stelle 2 eine Nebenleitung<B>15</B> ab, die an der Dosierstelle <B>5</B> vorbei in den Ausgleichs behälter<B>6</B> fährt, in dem durch ein Rührwerk<B>7</B> die Konzentration ausgeglichen wird. Aus dem Aus gleichsbehälter gelangt der Nebenstrom über das Drosselorgan<B>3,</B> dessen Querschnitt verstellbar sein kann, zurück in die Hauptleitung<B>1.</B> Das Mengen verhältnis der beiden Teilströme wird im wesentlichen durch das öffnungsverhältnis der Drosselorgane<B>3</B> und 4 bestimmt.
Die durch die Nebenleitung strö mende Teilmenge beträgt dabei beispielsweise einige Prozent der im Hauptstrom fliessenden Menge. Die Dosierung erfolgt intermittierend mittels der Dosier- pumpe <B>8.</B> Damit während der kurzen Dosierzeit <B>d</B> der Ausfluss aus dem Ausgleichsbehälter<B>6</B> nicht wesent lich vergrössert wird, ist das Drosselorgan<B>3</B> strom abwärts von diesem angeordnet. Der Dosierstoss wird damit hauptsächlich eine Stoffverschiebung in der Zulaufleitung zwischen den Stellen 2 und<B>5</B> bewir ken.
Dieser Leitungsabschnitt ist aber so volunünös, vorzugsweise durch eine Wendelung <B>9</B> so verlängert, dass das Zusatzmittel sich nicht rückwärts in die Hauptleitung<B>1</B> ausbreiten kann. Dabei beträgt dann schliesslich nach der Vereinigung der beiden Teil ströme die Gesamtkonzentration des Zusatzstoffes in der Flüssigkeit einige Zehntel Promille oder weniger.
Während in Fig. <B>3</B> die gesamte Menge über die Dosierorgane <B>3</B> bzw. 4 gepumpt werden muss, was einen relativ grossen Leistungsverlust er-geben kann, wird nach der Anordnung in Fig. 4 lediglich die über den Ausgleichsbehälter<B>6</B> fliessende Teihnenge durch das Organ<B>3</B> gedrosselt, wobei in dem in Gegenrichtung zum Hauptstrom fliessenden Neben strom das Druckgefälle der Förderpumpe ausgenutzt wird.
Die Dosierpumpe <B>8</B> ist in diesem Beispiel als Membranpumpe ausgebildet, die von einem Magnet 12 gesteuert wird. Sie saugt den Zusatzstoff aus einem Gefäss<B>11</B> über ein Ventil<B>13</B> an und drückt ihn über ein zweites Ventil 14 an der Stelle<B>5</B> in die Nebenleitung<B>15.</B>
Je nach der Förderhöhe der Pumpe<B>10</B> bzw. des Druckabfalles im Dosierorgan 4 einerseits und dem Durchflussmengenverhältnis anderseits wird die eine oder die andere der beiden gezeigten Schaltungen vorteilhafter sein.
Method for the intermittent addition of an additive The invention relates to a method for the intermittent addition of an additive with a very small quantity ratio to a liquid flowing in a continuous stream which must not come into contact with air or gases.
In process engineering, the problem arises of adding very small amounts of another substance to a continuously flowing stream of liquid. Particular difficulties arise when the concentration of the additive is in the order of magnitude of parts per thousand or below, because with commercially available metering pumps the delivery quantity can often not be reduced to the desired low value. It is therefore often helpful to dilute the substance to be added appropriately.
However, this method cannot be used in many cases, so that the throttling must be carried out intermittently. To compensate for the concentration, it is customary to provide a compensating vessel behind the metering point in which a stirrer ensures homogeneous concentration.
In such a known device (FIG. 1), when the additive is added in a pulsed manner, a concentration curve as shown in FIG. 2 results. Curve a shows the addition time <B> d, </B> which are very short compared to the dosing interval <B><I>A</I></B> <I> t </I>. Under this prerequisite, the concentration of the additive in the equalization tank <B> - </B> and thus in the continuously flowing stream of the liquid <B> - </B> shows the one in curve <B> b </B> as a function of the time shown.
The sloping part of the curve follows an exponential function. The relative fluctuation in the concentration results from the formula
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where q <B> = </B> Flow rate in m3 / h At <B> = </B> Dosing interval in hours <I>v</I> <B> = </B> Volume of the compensation tank in m3. It can be seen from this that the concentration ratio m / n can be made arbitrarily small, such. B.
in curve c (Fig. 2) indicated “by a reduction of q <I> or </I> At, or by an enlargement of the equalization tank.
Furthermore, the addition often has to take place with the exclusion of air or other harmful gases, or it is undesirable to obtain a temperature-dependent vapor phase in the expansion tank in the flowing liquid, since the pressure in this tank is always temperature-dependent.
According to the invention, this should now be achieved by branching off a continuously flowing secondary stream in a fixed proportion to it from the main stream, passing it through an equalizing tank completely filled with the liquid - and returning it to the main stream, and that the addition of the additive takes place discontinuously in the secondary flow, at the latest in the expansion tank.
Conveniently, the fixed Men gene ratio of the two partial flows can be set by throttling organs, the throttling element in the bypass flow downstream of the compensation container ter.
Furthermore, it can be advantageous for the secondary flow to be branched off from the main flow downstream of the feed pump and to be returned to it upstream of the same.
The method according to the invention has advantages when it is applied to the addition of nitrogen compounds, in particular ammonia, into the feed water of a boiler.
FIGS. 3 and 4 show two exemplary embodiments of a device for performing the method according to the invention. From the line <B> 1 </B> (Fig. <B> 3) </B> a secondary line <B> 15 </B> branches off at point 2, which is at the metering point <B> 5 </ B> drives past into the equalization tank <B> 6 </B>, in which the concentration is equalized by an agitator <B> 7 </B>. The secondary flow passes from the equalizing tank via the throttle element <B> 3 </B>, the cross section of which can be adjustable, back into the main line <B> 1. </B> The ratio of the two partial flows is essentially determined by the opening ratio the throttle elements <B> 3 </B> and 4 are determined.
The partial amount flowing through the secondary line is, for example, a few percent of the amount flowing in the main flow. Dosing takes place intermittently by means of the dosing pump <B> 8. </B> So that the outflow from the expansion tank <B> 6 </B> is not significantly increased during the short dosing time <B> d </B>, the throttle member <B> 3 </B> is arranged downstream of this. The metering surge will therefore mainly cause a shift in the substance in the feed line between positions 2 and <B> 5 </B>.
However, this line section is so voluminous, preferably extended by a spiral <B> 9 </B>, that the additive cannot spread backwards into the main line <B> 1 </B>. In this case, after the two partial flows have been combined, the total concentration of the additive in the liquid is a few tenths of a part per thousand or less.
While in FIG. 3 the entire amount has to be pumped via the metering elements 3 or 4, which can result in a relatively large loss of performance, according to the arrangement in FIG. 4 only throttled the partial amount flowing over the expansion tank 6 through the organ 3, the pressure gradient of the feed pump being used in the secondary flow flowing in the opposite direction to the main flow.
In this example, the metering pump 8 is designed as a diaphragm pump which is controlled by a magnet 12. It sucks in the additive from a vessel <B> 11 </B> via a valve <B> 13 </B> and presses it into the secondary line <B> via a second valve 14 at point <B> 5 </B> B> 15. </B>
Depending on the delivery head of the pump 10 or the pressure drop in the metering element 4 on the one hand and the flow rate ratio on the other hand, one or the other of the two circuits shown will be more advantageous.