CH620368A5

CH620368A5 -

Info

Publication number: CH620368A5
Application number: CH698277A
Authority: CH
Inventors: Franz Joachim Dipl Ing Wyss; Peter Hug
Original assignee: Buehler Ag Geb
Priority date: 1977-06-07
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1980-11-28
Also published as: DE2823129C2; JPS5439377A; JPS5940080B2; US4193837A; BE867807A; FR2394042B1; GB1601240A; ZA782862B; FR2394042A1; NL7804254A; DE2823129A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Dünnschichtverdampfer, bestehend aus einer Anordnung von wenigstens zwei vertikal verlaufenden Verdampfungszylindern in einem gemeinsamen, mit überhitztem Dampf gespeisten Gehäuse, bei dem jeder Verdampfungszylinder eine angetriebene Rotoranordnung zum Auftragen einer dünnen Schicht des zu verdampfenden Mediums auf die Innenfläche der Zylinderwandung aufweist und zum Zwecke der Zuführung der für den Verdampfungsvorgang erforderlichen Wärme die äussere Wandfläche der Verdampfungszylinder dem überhitzten Dampf ausgesetzt ist, wobei ferner den Verdampfungszylindern ein gemeinsamer Sammelbehälter für die Brüden mit einem im Anschluss daran vorgesehenen Verdichter zugeordnet ist.

Mit derartigen Vorrichtungen werden Flüssigkeiten oder Suspensionen, wie z. B. Schlamm, eingedampft. Dabei wird angestrebt, mit möglichst wenig Energie einen optimalen Verdampfungsprozess zu erziehlen.

Das Grundprinzip eines Dünnschichtverdampfers und insbesondere das seitliche Abschieben der zu verdampfenden Flüssigkeit bzw. der zurückgebliebenen Feststoffe oder Konzentrate auf der Innenfläche eines Verdampfungszylinders mit Hilfe einer Rotorvorrichtung ist dem Fachmann bekannt. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in den US-PS 2 546 381 und 3 067 812 beschrieben.

Es ist auch bereits bekannt, mehrere Verdampfungszylinder im selben Gehäuse unterzubringen, wie dies z. B. in der CH-PS 376 882 in Fig. 4 gezeigt wird.

Bezüglich der rationellen Arbeitsweise der Verdampfer kennt man auch die Wiederverwendung des Brüdendampfes zum Beheizen in demselben Verdampfungskörper unter Da-zwischenschaltung geeigneter Verdichter oder Kompressoren (DE-OS 1 459 487).

Ein Nachteil dieser Anlagen ist jedoch einerseits die komplizierte Bauweise und anderseits die grossen Wärmeverluste in der Gesamtanordnung. So müssen z. B. die Brüden vor der Weiterleitung an den Verdichter einem Tropfenabscheider zugeführt werden, um einen störungsfreien Betrieb des Verdichters zu gewährleisten.

Bei den bekannten Vorrichtungen liegt der Tropfenabscheider ausserhalb des Gehäuses zwischen Verdichter und Verdampfungsanlage, wodurch Rohrverbindungen mit auf5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

«0

65

3

620 368

wendiger Isolation erforderlich sind. Sobald mehrere Verdampfungszylinder zusammengeschaltet werden, wirken sich diese Rohrverbindungen auch nachteilig auf eine leichte Demontierbarkeit der ganzen Anlage aus.

Da die Beheizung der Verdampfungszylinder mit dem überhitzten Brüdendampf erfolgt, bildet sich besonders bei der Schlammbehandlung mit der Zeit eine Schmutzschicht auf der Aussenwand der Zylinder, welche den Wärmedurchgang beeinträchtigt.

Diese Schmutzschicht kann bei den bekannten Vorrichtungen nur nach aufwendigen Demontagearbeiten entfernt werden. Ein weiterer Nachteil sind die über den Verdampfungszylindern liegenden Brüdensammeiräume. Durch diese Anordnung wird die Demontierbarkeit zusätzlich erschwert und ausserdem die Bauhöhe vergrössert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also einen Dünnschichtverdampfer zu schaffen, der bei einfacher Bauweise mit möglichst geringen Wärmeverlusten arbeitet und einfach zu warten und zu reinigen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Sammelbehälter für die Brüden neben den Verdampfungszylindern mit parallel zu deren Längsachsen verlaufender Wandung angeordnet ist, an seinem oberen Ende über je eine Brüdenabführleitung mit den oberen Bereichen der Verdampfungszylinder und an seinem unteren Ende über eine unterhalb des Gehäuses verlegte Sammelleitung für die Brüden mit dem Verdichter in Verbindung steht, und dass das Gehäuse in zwei Teile trennbar ausgebildet ist.

Durch Anordnen des Sammelbehälters für die Brüden neben den Verdampfungszylindern wird gegenüber den bekannten Vorrichtungen eine Verringerung der Bauhöhe der Anlage ermöglicht. Zusammen mit der Verlegung der zum Verdichter führenden Sammelleitung und der Trennbarkeit des Gehäuses kann eine einfachere, kostensparende Bauweise erreicht werden, die eine erleichterte Demontage für die erforderlichen Wartungsarbeiten gestattet. Der sich parallel zu den Verdampfungszylindern erstreckende Sammelbehälter für die Brüden, der sich besonders vorteilhaft im Zentrum einer kreisförmigen Anordnung mehrerer Verdampfungszylinder vorsehen lässt, bietet genügend Raum für einen Abscheider zum Separieren von mitgerissenen Flüssigkeitstropfen von den Brüden. Dadurch kann eine sorgfältig isolierte, besondere Rohrleitungen bedingende externe Tropfenabscheidung vermieden werden, die trotz beträchtlichem Isolationsaufwand erfahrungsgemäss mit Wärmeverlusten behaftet ist.

Zweckmässig ordnet man Verdampfungszylinder samt Sammelbehälter für die Brüden auf der Grundplatte des Gehäuses an, die allseitig durch einen von ihr trennbaren Gehäusemantel umgeben ist. Der abhebbare Gehäusemantel soll dicht am Umfang der Grundplatte anliegen.

Mit Vorteil kann der Sammelbehälter für die Brüden selbst als Tropfenabscheider ausgebildet und die Bauart des letzteren die eines Zykongebläses sein.

Es empfiehlt sich, die zum Verdichter verlaufende Sammelleitung für die Brüden und eine Ableitung für die aus den Brüden ausgeschiedene Flüssigkeit durch den Boden des Sammelbehälters für die Brüden, der von der Grundplatte oder auch von einer zusätzlich an dieser befestigten Bodenplatte gebildet sein kann, abzuführen, ferner am unteren Ende der Verdampfungszylinder, das ebenfalls durch die Grundplatte und gegebenenfalls durch je eine zusätzlich an dieser befestigte Bodenplatte verschlossen sein kann, Austragöffnun-gen für die bei der Verdampfung anfallenden Feststoffe und/oder Konzentrate vorzusehen.

Der Sammelbehälter für die Brüden lässt sich zweckmässigerweise zugleich als ein Stützkörper für das Gehäuse ausbilden.

Zum Abführen der anfallenden Feststoffe und/oder Konzentrate eignet sich eine unterhalb des Gehäuses ausgebildete Räumkammer mit einer darin koaxial mit dem Sammelbehälter für die Brüden gelagerten motorgetriebenen Räumschaufel, der eine in bezug auf diese gemeinsame Achse exzentrisch vorgesehene Schleuse zugeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb des vorhin beschriebenen Dünnschichtverdampfers.

Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass die im Innern der Verdampfungszylinder entstehenden Brüden dem Innenraum des neben den Verdampfungszylindern befindlichen, sich parallel zu denselben erstreckenden Sammelbehälters, aus diesem unter Umgehung des Bewegungsbereiches des Mantels des sämtliche soeben erwähnte Behältnisse gemeinsam umschliessenden trennbaren Gehäuses dem Verdichter und anschliessend einem zwischen den besagten Behältnissen innerhalb des Gehäuses vorhandenen Zwischenraum zugeführt werden.

Die in den Brüden enthaltenen Flüssigkeitstropfen können besonders vorteilhaft bereits im Sammelraum ausgeschieden werden, indem die in diesem gesammelten Brüden zyklonartig verwirbelt werden.

Es empfiehlt sich, den reinen Dampf und die abgeschiedene Flüssigkeit getrennt aus dem Sammelraum abzuführen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen gezeigt und ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Dünnschichtverdampfer,

Fig. 2 einen Querschnitt zu Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Verdampfungszylinder,

Fig. 4 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Verdampfungszylindern, und

Fig. 5 einen Dünnschichtverdampfer mit den Merkmalen der Erfindung beim Anheben des Gehäusemantels.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 mit einem Gehäusemantel la auf, der mit einer Isolationsschicht

2 bedeckt ist.

Innerhalb des Gehäuses 1 sind die Verdampfungszylinder

3 kreisförmig um den Sammelbehälter 4 für die in den Verdampfungszylindern 3 entstehenden Brüden angeordnet. Die für das Eindampfen erforderliche Wärme wird mit Hilfe von überhitztem Dampf 20 den Aussenwänden 22 der Verdampfungszylinder 3 zugeführt. Dieser überhitzte Dampf strömt über einen Dampf-Eintritt 21 ins Innere des Gehäuses 1.

Innerhalb der Verdampfungszylinder 3 dreht sich die von einer Hohlwelle 5 getragene Rotoranordnung 6. Die Hohlwellen 5 sind mit Öffnungen 7 versehen und werden von einem oder mehreren Elektromotoren 8 angetrieben. In jedem der Verdampfungszylinder 3 wird durch eine auf der Hohlwelle 5 befestigte Scheibe 9 ein oberer Bereich 10 abgegrenzt. Der Sammelbehälter 4 für die Brüden ist durch je eine Brüdenabführleitung 11 mit dem oberen Bereich 10 der einzelnen Verdampfungszylinder 3 verbunden. Zur Ableitung der Brüden weist der Sammelbehälter 4 an seinem Boden eine Sammelleitung 12 auf, welche an einen Verdichter 23 angeschlossen ist.

Unterhalb der Verdampfungszylinder 3 liegt eine Räumkammer 13 mit einer von einem Elektromotor 14 als dem Räumantrieb angetriebenen Räumschaufel 15. Die Räumkammer 13 wird über eine exzentrisch angeordnete Schleuse 16 entleert.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird das zu behandelnde Medium, wie in Fig. 3 dargestellt, über mehrere unterhalb der Scheiben 9 liegende Speisungsöffungen 17 ins Innere der Verdampfungszylinder 3 geleitet. Das Medium fliesst an der Innenwand 18 des Zylinders nach unten und wird durch die Rotorblätter 19 der Rotroanordnung 6 an dieser Innenwand in Form eines dünnen Films verteilt. Die Rotorblätter 19 sind

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

620 368

4

derart verstellbar an der Hohlwelle 5 befestigt, dass die Schichtdicke des Films an der Innenwand 18 ca. 0,5 bis 1 mm beträgt. Da die Rotorblätter 19 nicht nur den zu verdampfenden Flüssigkeitsfilm auftragen, sondern gleichzeitig auch die Konzentrate von der Innenwand 18 abkratzen, sind sie aus Federstahl gefertigt, doch sind auch andere Materialien einsetzbar.

Nach dem Abkratzen der festen Bestandteile oder Konzentrate von der Innenwand 18 fallen diese nach unten in die Räumkammer 13, wo sie mit Hilfe der Räumschaufel 15 ausgetragen werden.

Der Brüdendampf steigt durch die Öffnungen 7 in der Hohlwelle 5 in den oberen Bereich 10 der Verdampfungszylinder 3. Von dort wird er über die Brüdenabführleitungen 11 dem Sammelbehälter 4 für die Brüden zugeführt. Durch den Boden des letzteren ist eine Sammelleitung 12 für die Brüden unterhalb des die Verdampferanordnung umgebenden Gehäusemantels la nach aussen zum Verdichter 23 geführt. Durch diese Konstruktion wird ersichtlicherweise erreicht, dass trotz mehrerer Verdampfungszylinder nur eine einzige Leitung nach aussen geführt werden muss. Durch Abzug des Brüdendampfes am Boden des Sammelbehälters 4 wird zudem das Anheben des Gehäusemantels la erleichtert, da die Sammelleitung 12 für die Brüden diesen Vorgang nicht beeinträchtigt. Gleiches gilt für eine zur Entnahme der aus den Brüden ausgeschiedenen Flüssigkeit vorgesehene Ableitung 29 sowie auch für die Abführung der Feststoffe nach unten, so dass das Gehäuseinnere ohne Entfernen dieser Einrichtungen zugänglich gemacht werden kann.

Da der Brüdendampf Wärmeenergie enthält, wird er zweckmässigerweise zur Beheizung der Verdampfungszylinder wieder verwendet. Zu diesem Zweck muss er jedoch durch Druckerhöhung mittels des Verdichters 23 in den überhitzten Zustand übergeführt werden. Die Rekuperation der Brüdenwärme auf diese Weise ist bekannt. Auch die Wahl des geeigneten Verdichters bietet dem Fachmann keinerlei Schwierigkeiten. So kann beispielsweise für die Verdichtung des Brüdendampfes ein Drehkolben-Verdichter verwendet werden. Der Verdichter 23 wird mit dem Elektromotor 24 angetrieben.

Der verdichtete Brüdendampf wird anschliessend als Heizmedium wieder dem Gehäuse 1 zugeführt. Über das Ventil 25 kann die Anlage zuerst mit Frischdampf 26 von einem nicht dargestellten Dampferzeuger angefahren werden.

Um einen störungsfreien Lauf des Verdichters 23 zu gewährleisten, muss der zugeführte Brüdendampf vorgängig von Kondensattropfen gereinigt werden. Diese Tropfenabschei-dung findet vorteilhaft direkt im Sammelbehälter 4 für die Brüden statt. Ein ausserhalb des Gehäuses 1 liegender Tropfenabscheider hätte den Nachteil, dass er zusätzliche Rohrleitungen mit einer aufwendigen Wärmeisolation erfordern würde, wobei trotzdem Wärmeverluste in Kauf zu nehmen wären.

5 Ganz besonders vorteilhaft lässt sich die Tropfenabschei-dung realisieren, wenn im Sammelbehälter 4 ein nicht näher dargestelltes Zyklongebläse eingebaut ist. Die durch dieses Gebläse an die Innenwand des Sammelbehälters 4 für die Brüden geschleuderten Flüssigkeitstropfen fliessen nach unten jo und werden durch die Ableitung 29 weggeführt.

Um jeden möglichen Wärmeverlust zu vermeiden, wäre es beispielsweise auch denkbar, den Verdichter ebenfalls im Innern des Sammelbehälters 4 unterzubringen.

Wie in Fig. 4 dargestellt, muss der Sammelbehälter 4 für 15 die Brüden nicht unbedingt im Zentrum der Anordnung liegen. Ferner kann der Sammelbehälter 4 auch eine andere als die in den Ausführungsbeispielen gezeigte Form aufweisen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Da die Verdampfungszylinder 3 nach dem Anfahren der 20 Anlage mit dem verdichteten Brüdendampf beheizt werden, können sich an deren Aussenwänden 22 mit der Zeit Ablagerungen bilden. Diese Ablagerungen müssen regelmässig entfernt werden, da sie den Wärmedurchgang durch die Zylinderwand beeinträchtigen. Um diese Reinigungsarbeiten durch-25 führen zu können, müssen die Verdampfungszylinder 3 freigelegt werden können, was vorteilhaft durch Anheben des Gehäusemantels la geschieht.

Ersichtlicherweise behindert jede nach aussen führende Rohrleitung das Anheben des Gehäusemantels la. Durch den 30 Abzug der Brüden über die Sammelleitung 12 unterhalb der Verdampferanordnung wird die Zugänglichkeit sowohl der Verdampfungszylinder 3 als auch des Sammelbehälters 4 für die Brüden in einfacher Weise gewährleistet.

Fig. 5 zeigt einen Dünnschichtverdampfer mit den Merk-35 malen der Erfindung beim Anheben von dessen Gehäusemantel la. Die Verdampfungszylinder 3 und der Sammelbehälter 4 für die Brüden sind auf einer gemeinsamen Grundplatte 27 angeordnet. Die Sammelleitung 12 der Brüden führt unterhalb dieser Grundplatte 27 nach aussen. Somit müssen zum 40 Hochheben des Gehäusemantels la nur noch die Anschlüsse 21 für den überhitzten Dampf abgeflanscht werden sowie gegebenfalls auch noch die Speiseleitungen für die zu verdampfende Flüssigkeit oder Suspension.

Der Gehäusemantel la ist mit geeigneten Befestigungsele-45 menten 28 ausgerüstet, an denen er mit dem erforderlichen Hebezeug angehoben werden kann. Durch diese Konstruktion ist es auf überraschend einfache Weise möglich, die Verdampfungszylinder 3 ohne komplizierte Ausbauarbeit zu reinigen.

s

2 Blatt Zeichnungen

Claims

620 368

1. Dünnschichtverdampfer, bestehend aus einer Anordnung von wenigstens zwei vertikal verlaufenden Verdampfungszylindern (3) in einem gemeinsamen, mit überhitztem Dampf gespeisten Gehäuse (1), bei dem jeder Verdampfungszylinder (3 ) eine angetriebene Rotoranordnung (6) zum Auftragen einer dünnen Schicht des zu verdampfenden Mediums auf die Innenfläche der Zylinderwandung aufweist und zum Zwecke der Zuführung der für den Verdampfungsvorgang erforderlichen Wärme die äussere Wandfläche der Verdampfungszylinder dem überhitzten Dampf ausgesetzt ist, wobei ferner den Verdampfungszylindern (3) ein gemeinsamer Sammelbehälter (4) für die Brüden mit einem im Anschluss daran vorgesehenen Verdichter (23) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (4) für die Brüden neben den Verdampfungszylindern (3) mit parallel zu deren Längsachsen verlaufender Wandung angeordnet ist, an seinem oberen Ende über je eine Brüdenabführleitung (11) mit den oberen Bereichen (10) der Verdampfungszylinder (3) und an seinem unteren Ende über eine unterhalb des Gehäuses (1) verlegte Sammelleitung (12) für die Brüden mit dem Verdichter (23) in Verbindung steht, und dass das Gehäuse (1) in zwei Teile trennbar ausgebildet ist.

2. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (4) für die Brüden im Zentrum einer kreisförmigen Anordnung mehrerer Verdampfungszylinder (3) vorgesehen ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine Grundplatte (27) aufweist, auf welcher die Verdampfungszylinder (3) und der Sammelbehälter (4) für die Brüden angeordnet sind, und dass die Grundplatte (27) allseitig von einem von ihr trennbaren Gehäusemantel (la) umgeben ist.

4. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (la) am Umfang der Grundplatte (27) dichtend anliegt, davon jedoch senkrecht abhebbar ist.

5. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (4) für die Brüden einen Tropfenabscheider aufweist.

6. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (4) für die Brüden als Tropfenabscheider ausgebildet ist.

7. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tropfenabscheider ein Zyklongebläse ist.

8. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (4) für die Brüden an dessen Unterseite durch die Grundplatte (27) oder eine an dieser befestigte Bodenplatte verschlossen ist, durch welche die Sammelleitung (12) für die Brüden und eine Ableitung (29) für die aus den Brüden abgeschiedene Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter (4) für die Brüden geführt sind, dass ferner die Verdampfungszylinder (3) an deren Unterseite ebenfalls durch die Grundplatte (27) oder je eine an dieser befestigte Bodenplatte verschlossen sind, wobei die Verdampfungszylinder (3) Austragöffnungen für die bei der Verdampfung anfallenden Feststoffe und/oder Konzentrate aufweisen.

9. Dünnschichtverdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (4) für die Brüden als Stützkörper für das Gehäuse (1) ausgebildet ist.

10. Dünnschicht Verdampfer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abführen der anfallenden Feststoffe und/oder Konzentrate unterhalb des Gehäuses (1) eine Räumkammer (13) mit einer darin koaxial mit dem Sammelbehälter (4) für die Brüden gelagerten, durch einen Motor (14) angetriebenen Räumschaufel (15) und mit einer in bezug auf diese gemeinsame Achse exzentrisch angeordneten Schleuse (16) vorgesehen ist.

11. Verfahren zum Betrieb des Dünnschichtverdampfers nach Patentansprüchen 1 bis 6 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im Innern der Verdampfungszylinder (3) entstehenden Brüden dem Innenraum des neben den Verdampfungszylindern (3 ) befindlichen, sich parallel zu denselben erstreckenden Sammelbehälters (4), aus diesem unter Umgehung des Bewegungsbereiches des Mantels (la) des sämtliche soeben erwähnte Behältnisse (3,4) gemeinsam umschliessenden trennbaren Gehäuse (1) dem Verdichter und anschliessend einem zwischen den besagten Behältnissen (3, 4) innerhalb des Gehäuses (1) vorhandenen Zwischenraum (20) zugeführt werden.

12. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Brüden enthaltenen Flüssigkeitstropfen im Sammelbehälter (4) abgeschieden und aus diesem der reine Dampf sowie die abgeschiedene Flüssigkeit getrennt abgeführt werden.

13. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Tropfenabscheidung die Brüden im Sammelbehälter (4) zyklonartig verwirbelt werden.