Sprühentgaser
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sprühentgaser mit mindestens einer Sprühdüse über der entgasten Flüssigkeit.
In Wasser gelöste Gase, wie Sauerstoff und Kohlensäure, greifen Kessel- und Leitungsbaustoffe, besonders in Gegenwart gewisser Katalisatoren an. Deshalb ist es üblich, Gebrauchswasser, z.B. Speisewasser für Kessel, durch gewisse
Verfahren von unerwünschten Gasen zu befreien. Herkömm licherweise wird die Entgasung des Wassers durch Kaskadenentgaser bewirkt, die in letzter Zeit von Sprühentgasern abgelöst werden, welche wesentlich kleinere Herstellungskosten zeitigen.
Die Erfindung bezweckt die Verbesserung von Sprühentgasern. Dies wird dadurch erreicht, dass die Sprühdüse in einem Entgaser-Dom angeordnet ist, welcher als Abzugs haube für das ausgetriebene Gas dient und eine kegelige Form aufweist.
Der Erfindungsgegenstand wird anschliessend anhand von Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kegelsprühentgasers mit durch einen Prallboden eintretendem Dampf, der den Entgaser durch über den Prallboden liegende Ausflussöffnungen verlässt,
Fig. 2 anhand eines Diagramms mit doppelt logarithmischen Koordinatenskalen die Abhängigkeit der Entgaserleistung in m3/h vom Domkegeldurchmesser d in mm am Prallblech.
Es gibt grundsätzlich drei Möglichkeiten, den im Wasser gelösten Sauerstoff auszutreiben:
1. Der Partialdruck des Sauerstoffes in der Umgebungsatmosphäre wird möglichst klein gehalten. Dies kann beispielsweise durch eine Dampfatmosphäre geschehen oder durch Evakuation des über dem Wasser befindlichen Raumes.
2. Man erhöht die Wassertemperatur und senkt damit die Löslichkeit des Sauerstoffes im Wasser.
3. Man teilt die Wassermenge in kleine Bestandteile (Tropfen) auf, um ein günstiges Verhältnis zwischen Wasseroberfläche und Wasservolumen zu erhalten, wodurch die Diffusion des Sauerstoffes vom Wasser in die Luft begünstigt wird.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfasst der Sprühentgaser einen liegenden Behälter 1 zur Aufnahme entgaster Flüssigkeit 3. Am einen Behälterende ist ein Dampfanschlussstutzen 5 und am andern ein Speisewasserentnahmestutzen 7 vorgesehen. Am gleichen Ende des Behälters 1 ist ferner in Form eines Domes ein kegelförmiges Entgasergehäuse 10 angeordnet, durch dessen Spitze eine Zuflussleitung 12 für das zu entgasende Wasser in den Entgaserraum hineinragt.
Am Ende der Zuflussleitung 12 ist eine Sprühdüse 13 angebracht, die vorteilhafterweise als Vollkegeldüse mit einem Sprühwinkel im Bereich von 90 ausgebildet ist. Die Leitung 12 mit der Sprühdüse 13 ragt soweit in den Kegelraum, dass der Sprühkegel in einer gewissen Höhe h die Fläche des Kegelmantels des Entgasergehäuses 10 berührt. Da der Kegelöffnungswinkel des Entgasergehäuses weniger als 90 beträgt und dessen Spitze über der Sprühdüse 13 liegt, entsteht zwischen dem Entgasergehäuse 10 und dem Sprühkegel ein freier Ringraum 15. Auf der Höhe des Schnittkreises von Sprühkegel und Entgasergehäuse wird das Entgasergehäuse durch einen gelochten Prallboden 14 abgeschlossen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht zwischen der Strahlhöhe h und dem Durchmesser d des Kegelmantels in Prallbodenhöhe die
Relation h = t/2d. Das zu entgasende Wasser wird vorgewärmt und dadurch die Löslichkeit des Sauerstoffes verringert. Anschliessend wird das zu entgasende Wasser durch die Sprühdüse 13 in den durch das Entgasergehäuse 10 gebildeten Kegelhohlraum eingespritzt. Durch die Löcher im Prallboden 14 strömt Dampf ein, so dass im Kegel hohlraum eine Dampfatmosphäre herrscht. Das durch die Sprühdüse 13 zerstäubte bzw. fein verspritzte Wasser schlägt in Form von grösseren Tropfen auf den Prallboden 14 auf, wo diese Wassertropfen versplittert werden und dem ankommenden Dampf bei optimaler Temperatur eventuell noch vorhandenen Sauerstoff abgeben.
Der an Sauerstoff angereicherte Dampf entweicht durch eine über dem Prallboden 14 angebrachte Abströmleitung 17 aus dem Entgasergehäuse 10. Im Entgasergehäuse 10 herrscht also eine ständige Dampfzirkulation.
Der Druck im Gehäuse 10 wird entweder durch die Leitung 17 und die entsprechende Absaugvorrichtung und/oder durch die Einlassöffnungen im Prallboden 14 und der Druck des Dampfes im Entgaserbehälter 1 gesteuert. Während der ganzen Fallzeit der Tröpfchen von der Sprühdüse 13 zum Prallboden 14 stehen diese mit dem Dampf in Berührung und haben dabei ebenfalls Gelegenheit, Sauerstoff abzugeben.
Durch den einströmenden Dampf wird verhindert, dass Wasser aus der Sprühdüse direkt durch Öffnungen im Prallboden
14 wegrinnt. Es werden daher diese Wassertropfen von dem durch diese Öffnungen strömenden Dampf von ihrer Bahn auf den Prallboden 14 abgelenkt. Die Ableitung des so ent gasten Wassers kann beispielsweise dadurch geschehen, dass man den Prallboden 14 gegenüber der Horizontalen im Entgasergehäuse 10 neigt, so dass das Wasser in einem Bereich des Entgasergehäuses 10 zusammenfliesst und von dort durch eine Auslassöffnung in den Behälter 1 gelangt. Die Zerstäu bung des zu entgasenden Wassers wie auch die Abzugsge schwindigkeit der Gase und Dämpfe müssen so aufeinander abgestimmt sein, dass das verspritzte Wasser im Mittel etwa
20 Sekunden im Entgasergehäuse 10 verbleibt.
Betrachtet man die in Fig. 2 dargestellte Abhängigkeit des Logarithmus der Entgaserleistung Q vom Logarithmus des Basisdurch messers d des Entgasergehäusekegels, so sieht man, dass diese beiden Grössen in doppelt logarithmischer Darstellung linear voneinander abhängen.
Entlogarithmiert man, so erhält man die Relation d = 0,35 < 103 (mm), was den positiven Ast einer nach rechts geöffneten Parabel darstellt. Daraus lässt sich ersehen, mit welchen Entgaserdimensionen welche Leistungen zu erwarten sind.
Vergleicht man bei gleicher Leistung die Kaskadenentgaserkonstruktion mit der vorgeschlagenen Zerstauber-Konstruktion, so ist ersichtlich, dass die mit der beschriebenen Kegelkonstruktion des Sprühentgasers erzielte Kosteneinsparung sehr bedeutend ist.
Zudem fallen in bezug auf die Wirtschaftlichkeit noch die bedeutend kürzeren Herstellungszeiten ins Gewicht, was bedeutet, dass in gleichen Zeiten mehr Anlagen billiger produziert werden können.
Spray degasser
The present invention relates to a spray degasser having at least one spray nozzle over the degassed liquid.
Gases dissolved in water, such as oxygen and carbonic acid, attack boiler and pipe construction materials, especially in the presence of certain catalysts. It is therefore customary to use service water, e.g. Feed water for boilers, by certain
Procedure to remove unwanted gases. Conventionally, the degassing of the water is effected by cascade degassers, which have recently been replaced by spray degassers, which result in significantly lower manufacturing costs.
The invention aims to improve spray degassers. This is achieved in that the spray nozzle is arranged in a degasser dome, which serves as an exhaust hood for the expelled gas and has a conical shape.
The subject matter of the invention is then explained using figures, for example. Show it:
1 shows a schematic representation of a cone spray degasser with steam entering through a baffle base which leaves the degasser through outflow openings above the baffle base,
FIG. 2, using a diagram with double logarithmic coordinate scales, the dependence of the degasser output in m3 / h on the dome cone diameter d in mm on the baffle plate.
There are basically three ways to drive out the oxygen dissolved in the water:
1. The partial pressure of the oxygen in the surrounding atmosphere is kept as low as possible. This can be done, for example, by means of a steam atmosphere or by evacuating the space above the water.
2. You increase the water temperature and thus decrease the solubility of oxygen in the water.
3. The amount of water is divided into small components (drops) in order to obtain a favorable ratio between water surface and water volume, which promotes the diffusion of oxygen from the water into the air.
As can be seen from FIG. 1, the spray degasser comprises a horizontal container 1 for receiving degassed liquid 3. A steam connection nozzle 5 is provided at one end of the container and a feedwater extraction nozzle 7 is provided at the other. At the same end of the container 1, a conical degasser housing 10 is also arranged in the form of a dome, through the tip of which a feed line 12 for the water to be degassed protrudes into the degasser space.
At the end of the inflow line 12 a spray nozzle 13 is attached, which is advantageously designed as a full cone nozzle with a spray angle in the range of 90. The line 12 with the spray nozzle 13 protrudes so far into the cone space that the spray cone touches the surface of the cone jacket of the degasser housing 10 at a certain height h. Since the cone opening angle of the degasser housing is less than 90 and the tip is above the spray nozzle 13, a free annular space 15 is created between the degasser housing 10 and the spray cone 15.
As can be seen from Fig. 1, there is between the jet height h and the diameter d of the cone shell at the rebound base height
Relation h = t / 2d. The water to be degassed is preheated, thereby reducing the solubility of the oxygen. The water to be degassed is then injected through the spray nozzle 13 into the conical cavity formed by the degasser housing 10. Steam flows in through the holes in the baffle plate 14 so that a steam atmosphere prevails in the cone cavity. The water atomized or finely sprayed by the spray nozzle 13 hits the impact floor 14 in the form of larger droplets, where these water droplets are splintered and give off any oxygen that may still be present to the incoming steam at an optimal temperature.
The oxygen-enriched steam escapes from the degasser housing 10 through an outflow line 17 attached above the baffle plate 14. In the degasser housing 10, there is therefore constant steam circulation.
The pressure in the housing 10 is controlled either by the line 17 and the corresponding suction device and / or by the inlet openings in the impact base 14 and the pressure of the steam in the degassing container 1. During the entire fall time of the droplets from the spray nozzle 13 to the baffle plate 14, they are in contact with the steam and also have the opportunity to give off oxygen.
The incoming steam prevents water from flowing out of the spray nozzle directly through openings in the impact floor
14 runs away. These water droplets are therefore deflected from their path onto the impact base 14 by the steam flowing through these openings. The drainage of the degassed water can be done, for example, by inclining the baffle plate 14 relative to the horizontal in the degasser housing 10 so that the water flows together in an area of the degasser housing 10 and from there passes through an outlet opening into the container 1. The atomization of the water to be degassed as well as the extraction speed of the gases and vapors must be coordinated so that the sprayed water is roughly on average
Remains in the degasser housing 10 for 20 seconds.
If one considers the dependence of the logarithm of the degasser output Q on the logarithm of the base diameter d of the degasser housing cone, shown in FIG. 2, one sees that these two variables are linearly dependent on one another in a double logarithmic representation.
De-logarithmizing, one obtains the relation d = 0.35 <103 (mm), which represents the positive branch of a parabola opened to the right. From this it can be seen which performance can be expected with which degasser dimensions.
If one compares the cascade degasser construction with the proposed atomizer construction with the same performance, it can be seen that the cost savings achieved with the described cone construction of the spray degasser is very significant.
In addition, the significantly shorter production times are important in terms of economy, which means that more systems can be produced more cheaply in the same times.