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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwärmen und Teilentgasen von Frischwasser in einem Speisewasservorratsbehälter für Dampferzeuger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Für die Erzeugung von Dampf, wie er beispielsweise in der chemischen Industrie, in Bäckereien, in der Holz- und Spanplattenindustrie sowie auch in der Kunststofftechnik etc. eingesetzt wird, werden bekanntermaßen Dampferzeuger eingesetzt. Den Dampferzeugern wird dabei zumeist Frischwasser über einen Speisewasservorratsbehälter aus dem öffentlichen Wasserleitungsnetz zugeführt, das über eine Pumpe mit Druck in einen Kessel des Dampferzeugers eingebracht wird, der von einem Brenner, beispielsweise einem Gasbrenner, erhitzt wird, um das Wasser in Dampf zu verwandeln, welcher dann für den jeweiligen Gebrauchszweck aus dem Kessel entnommen wird.
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Hierbei ergibt sich das allgemein bekannte Problem, dass das dem Dampferzeuger zugeführte Speisewasser möglichst ohne Gasbestandteile sein soll, um Korrosionen im Dampferzeuger und Dampfnetz zu vermeiden. Das dem Speisewasservorratsbehälter zugeführte Frischwasser sollte vor dem Vermischen mit dem schon in dem Speisewasservorratsbehälter vorhandenen Wasser, welches eine Temperatur von z. B. 90 Grad Celsius oder mehr aufweist, zudem eine möglichst hohe Wassertemperatur besitzen und ausreichend Zeit für die Freisetzung der enthaltenen Gase haben. Weiterhin besteht das Problem, dass Energie ungenutzt dem System verloren geht, da Wrasendampf ungehindert durch die zur Entlüftung des Speisewasserbehälters erforderliche Entlüftungsleitung entweicht.
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Das Frischwasser wird dem Speisewasservorratsbehälter bekanntermaßen entweder kalt oder vorgewärmt direkt oder über einen Rieselturm, der in Form eines Vergasers z. B. in Druckschrift
DD 77 989 A1 dargestellt ist, zugeführt, in dem das Wasser in kurzer Zeit über verschiedene Stufen rieselt. In dieser Druckschrift
DD 77 989 A1 ist weiterhin die Aufwärmung von dem Speisewasser über Dampfbrausen beschrieben.
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In Druckschrift
AT 237 649 B wird dargestellt, wie das Wasser in einem solchen Rieselturm zusätzlich durch ein Heizrohr beheizt werden kann.
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In Druckschrift
DD 45 943 A1 ist ein Verfahren dargestellt, wie eine Entgasung außerhalb des Speisewassergefäßes in einem Aufheizrohr stattfinden kann.
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Auch in der Druckschrift
DE 21 30 248 A wird eine Möglichkeit des Entgasens von Speisewasser dargestellt, die auf einer schnell rotierenden Zentrifuge basiert. Bei den zuvor beschriebenen Methoden der Zuführung des Frischwassers besteht jeodch weiterhin das Problem, dass dem zugeführten kühlen Frischwasser, welches eine anfängliche Temperatur von z. B. 20 Grad Celsius besitzt, nur ein vergleichsweise kurzer Zeitraum zur Verfügung steht, um die Temperatur des Speisewassers anzunehmen und die Gase abgeben zu können, wobei ein intervallartiges schwunghaftes Befüllen des Speisewasservorratsbehälters zu einer – insbesondere bei drucklosen Speisewasservorratsbehältern – ungleichmäßigen Erwärmung führt. Weiterhin besteht insbesondere bei drucklosen Speisewasservorratsbehältern das Problem, dass dem System Energie verloren geht, da Wrasendämpfe des heißen Speisewassers ungenutzt durch die Entlüftungsleitung entweichen.
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In der Druckschrift
DE 17 76 196A ist dargestellt, wie das frische Wasser in einem Entgaserturm über verschiedene Schickanen möglichst lange in dem Turm aufgehalten wird, so dass das frische Wasser möglichst lange Zeit für das Entgasen hat. Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Vorwärmen von Frischwasser, insbesondere in drucklosen Speisewasservorratsbehältern, zu schaffen, die eine Nutzung der in den Wrasendämpfen enthaltenen Energie ermöglicht und bei der dem zugeführten Frischwasser eine ausreichende Verweilzeit für das Aufwärmen und Entgasen des Frischwassers zur Verfügung steht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung in einem Speisewasservorratsbehälter zur Zuführung von Frischwasser ein oder mehrere untereinander angeordnete Vorwärmbleche mit Seitenwänden, auf die das zugeführte kühle Frischwasser fließen und sich die bei einem diskontinuierlichen Befüllvorgang von Frischwasser üblicherweise zugeführte Wassermenge ansammeln kann. Die aus dem im Speisewasservorratsbehälter enthaltenem z. B. 90 Grad Celsius heißen Speisewasser austretenden Dämpfe oder die zugeführten Wrasendämpfe werden dabei an den sich im oberen Teil des Speisewasservorratsbehälters befindlichen Vorwärmblechen bevorzugt nach Art eines Labyrinthsystems vorbeigeleitet, so dass ein Wärmeaustausch mit dem kühleren Frischwasser stattfindet, wodurch die Wrasendämpfe an den Unterseiten der Vorwärmbleche kondensieren und hierbei ihre thermische Energie an die Bleche und an das Frischwasser abgeben und dieses zusätzlich erwärmen. Die flüssigkeitsdichten Seitenwände, die an den z. B. aus Stahlblech mit einer Stärke von 2 mm bestehenden Vorwärmblechen zur Bildung eines nach oben offenen Reservoirs angeordnet sind, können z. B. eine Höhe von 1,0 bis 5 cm besitzen und sind beispielsweise durch Verschweißen an den Vorwärmblechen befestigt oder direkt von den Vorwärmblechen abgekantet.
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An den Vorwärmblechen sind weiterhin Überläufe oder Abläufe mit entsprechenden Bohrungsdurchmessern angeordnet, so dass das Frischwasser von oben her nach dem Prinzip first in – first out bevorzugt nacheinander über alle Vorwärmbleche fließt und dabei nur langsam von einem Vorwärmblech auf das nächste abläuft.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass beim Betrieb der Vorrichtung das Frischwasser erwärmt wird und somit für den Dampferzeuger schadhafte Gase, wie insbesondere gelöstes Kohlendioxid oder auch Sauerstoff, austreten und abgeführt werden können, bevor das Frischwasser mit dem schon im Speisewasservorratsbehälter befindlichen Speisewasser vermischt wird. Weiterhin wird in vorteilhafter Weise zusätzlich die im Wrasendampf des Speisewassers enthaltene thermische Energie genutzt, wodurch die Energiekosten für den Betrieb eines Dampferzeugers weiter reduziert werden können.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Zulauf für das Frischwasser in der Weise angeordnet, dass das Wasser beim Zulauf an die Wände des Speisewasservorratsbehälters spritzt und somit schon Wärme aufnehmen kann, bevor es auf das erste, oberste Vorwärmblech gelangt.
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Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken wird das Frischwasser durch Bohrungen im Boden der Vorwärmbleche langsam von einem Vorwärmblech über das nächste geleitet, wobei die Höhe der Seitenwände, bzw. die Größe des durch diese definierten Reservoirs und der Durchmesser und die Anzahl der Bohrungen in Abhängigkeit von der Menge an schubweise, d. h. diskontinuierlich zugeführtem Frischwasser derart gewählt sind, dass das oberste Vorwärmblech in vorteilhafter Weise erst kurz vor der Zufuhr von neuem Frischwasser vollständig entleert ist. Im kontinuierlichen Befüllvorgang fließt das Wasser durch entsprechend größere Löcher in der gleichen Geschwindigkeit ab.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 Eine schematische Übersichtsdarstellung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein erfindungsgemäßer Speisewasservorratsbehälter 1 einen Wärmetauscher 13, der sich bevorzugt in Form einer Rohrschlange von einem Frischwasserzulauf 2 aus innerhalb eines Volumens von Speisewasser 8 erstreckt, durch die hindurch Frischwasser 3 vom Frischwasserzulauf 2 in Aufwärtsrichtung durch das Speisewasser 8 hindurch geleitet wird, um dieses vorzuwärmen. Unterhalb des Austritts des Frischwassers 3 aus dem freien Ende der Rohrschlange des Wärmetauschers 13 ist ein Vorwärmblech 4 angeordnet, das mit hochstehenden, in Umlaufrichtung bevorzugt geschlossenen seitlichen Rändern versehen ist, welche beispielsweise eine Höhe von 1 cm bis 5 cm oder auch mehr besitzen können, und die zusammen mit dem Vorwärmblech 4 ein Reservoir definieren, in dem das Frischwasser 3 nach seinem Austritt aus dem Wärmetauscher aufgefangen und temporär für einen vorgegebenen Zeitraum von z. B. 10 Minuten zwischengespeichert wird.
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Durch eine oder auch mehrere Durchgangsbohrungen 5 im ersten oberen Vorwärmblech 4 fließt das Frischwasser 3 im Anschluss daran kontinuierlich bevorzugt auf wenigstens ein weiters Vorwärmblech 6 ab, welches in ähnlicher Weise oder identisch zum Vorwärmblech 4 ausgestaltet ist, und welches sich räumlich unterhalb des Vorwärmblechs 4 jedoch noch oberhalb des Oberfläche des Speisewassers 8 im Speisewasservorratsbehälter 1 befindet. Von dort aus wird das, durch die aufsteigenden Wrasendämpfe weiter vorgewärmte Frischwasser durch Bohrungen 7 im Boden des weiteren Vorwärmblechs 6 in das Speisewasser 8 eingeleitet.
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Dabei sind – wie in 1 gezeigt ist – die Vorwärmbleche 4 und 6 räumlich in der Weise versetzt zueinander angeordnet, dass Wrasendampf 10, der aus dem Speisewasser 8 aufsteigt, auf dem Weg zur Entlüftungsleitung 9 im oberen Teil des Speisewasservorratsbehälters 1 nach Art eines Labyrinths an den beiden Vorwärmblechen 4 und 6 vorbei geleitet wird, um dort Wärme an das kühlere Frischwasser 3 abzugeben.
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Obgleich in der Darstellung von 1 lediglich zwei Vorwärmbleche 4, 6 gezeigt sind, können gewünschten Falls noch weitere Vorwärmbleche vorgesehen werden, um die Effizienz der Vorrichtung weiter zu steigern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Speisewasservorratsbehälter
- 2
- Frischwasserzulauf
- 3
- Frischwasser
- 4
- Vorwärmblech
- 5
- Durchgangsbohrung
- 6
- weiteres Vorwärmblech
- 7
- Bohrung
- 8
- Speisewasser
- 9
- Entlüftungsleitung
- 10
- Wrasendampf
- 11
- Kondensatrücklauf
- 12
- Kesselablauf
- 13
- Wärmetauscher Speisewasser/Frischwasser
