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Vorrichtung zur Eüt'c-arbonisirxung von Wasser mittels Kalkmilch Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und Fällen bei der Wasseraufbereitung
mittels Kalkmilch.
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Bei sogenannten Schnellreaktoren wird das'Rohwasser meist dem unteren
Ende eines zylindrischen oder kegelförmigen Gefäßes zugeführt, gleichzeitig mit
Kalkmilch oder Kalkwagser gemischt und nach oben durch eine in der Schwebe befindliche
Kontaktmasse hindurchgeleitet, die aus dem Reaktionsprodukt (Calziumcarbonat) in
Form - kleiner Körner besteht. Beim Durchströmen des Wassers setzten sich
die aus dem Wasser ausfallenden Stoffe an den Körnern an, deren Volumen infolgedessen
allmählich zunimmt, während sich die Summe ihrer, Oberflächen und damit gleichzeitig
die Reaktionsgesohwindigkeit vermindert. Die aüwachsenden Körner der Kontaktmasse
senken sich immer weiter nach unten. Bei einem im Betrieb befindlichen Schnellreaktor
besteht daher das Bett aus Körnchen verschiedener Größe, die von oben nach unten
stetig zunimmt.
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Bei derartigen Reaktoren ist es nun bereits bekannt, einen Teil der
groben Kontaktmassekörner mittels besonderer mechanischer Vorrichtungen laufend
zu zerkleinern; dazu benötigt man beispielsweise ein Walzenpaar, das mittels Stopfbuchsen,
in den Reaktorwänden gelagert ist und über ein Getriebe durch einen Motor angetrieben
wird.
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Es wurde auch bereits im Nebenschluß zur Hauptwasserströmung im Reaktionsbehälter
mittels einer . vom einströmenden Rohwasser als Treibmittel betriebenen
- Strahl-, Injektor- oder Ventaridüse ein Teil des vorbehandelten Wassers
mit Teilen der Kontakünassekömer aus dem Behälter angesaugt und zur Beschleunigung
des Reaktionsvorgangs dem eintretenden Rohwasser beigemischt, so d#ä die Körner
danach wieder dem Gesamtbett der Kontaktmasse zugeführt werden, ohne jedoch auf
eine Prallplatte aufzutreffen.
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Ein wesentliches Erfordernis für das gute Arbeiten eines Schnellreaktors
ist eine intensive Durchmischung des Rohwassers mit der Kalkmilch bzw. dem Kalkwasser
unmittelbar nach dem Eintritt in den Behälter. Die beste Durchmischung erhält man
nach den seitherigen Erfahrungen, wenn man die Kalkmilch bzw. das Kalkwasser und
das zu behandelnde Rohwasser in konzentrischen Rohren zuführt, die zentral angeordnet
senkrecht gegen den Boden gerichtet sind und in der Nähe des, Bodens -münden. Dabei
können die Mündungen beider Rohre auf der gleichen Höhe liegen. Das innere, die
Kalkmilch führende Rohr kann aber auch etwas über das andere hinaus vorgezogen sein.
Die Geschwindigkeit des austretenden Rohwassers und: der kalkmilch be# trägt dabei
durchschnittlich 7 mfgek.# Die' austretenden Flüssigkeiten prallen infolgedessen
l#4f-#g auf die Bodenplatte auf, wodurch schonIn allgemeinen eine gute Durchmischung
erreicht wird.
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Nach der Erfindung wird konzäntrisch um das .zUn# zentrale senkrechte
Doppelrolii, das" Einftihren des Rohwassers und der Kalkmileb dient, ein weiteres
Rohr gelegt, das in einer gewissen Entfernung über dem Boden durch am Ußü#ftg ye#teilte
Öff-
nungen in das äußere Rohr einmündet. Dieses dritte Rohr bleibt oben offen
und -wird so hoch geführt daß es gerade in die Zone reicht,- in der beim Betrieb
die groben Körner schweben, An der Einmündung des dritten Rohres'in, das
roiwa#sserführende Rohr wird in dieses Rohr eine ' düseAartige Verengung
eingebaut, die eine Steigerung der Geschwin-d . igkeit und damit einen Druckabfall
in der durchströmenden Flüssigkeit hervorrtift. Die dadurch entstehende Saugwirkung
verursacht ein Rückströmen eines Teiles des. vorbeh,andelten Wassers in das äußere
Rohr unter gleichzeitiger Mitnahme von groben Körnern. Das Einzugsgebiet kann durch
trichterförmige Erweiterung des oberen Endes des 'äußeren Rohres noch vergrößert
werden.
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Durch die in dem Doppelrohr herrschende hohe Geschwindigkeit wird
das eintretende rückgesaugte Wasser mit den Körnchen beschleunigt, wobei bei genügendem
Abstand der Eintrittsstelle von der Mündung des Doppelrohres annähernd die Geschwindigkeit
des ausströmenden Rohwassers erreicht werden kann. Die groben Körnchen prallen infolgedessen
mit hoher Geschwindigkeit auf die Bodenplatte auf, wo sie in mehi;ere Teilchen zerschlagen
werden. Sie strömen dann wieder nach oben und dienen zur Erneuerung der obersten
Schicht der Kontaktmasse. Bei dem Aufprallen fliegen die Körnchen
nach
oben zurück und verstärken die ohnehin durch das Aufprallen der Strahlen bereits
vorhandene Durchwirbelung, wodurch die Durchmischung von Kalkwasser bzw. Kalkmilch
und Rohwasser weiter verbessert wird.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Anwendung bei zylindrischen
Reaktoren, aber auch bei konischen Reaktoren wird die Durchmischung verbessert und
der Gesamtwirkungsgrad erhöht.
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Da durch das Aufprallen der Körnchen der gegenüberliegende Teil des
Bodens im Laufe der Zeit angefressen wird, empfiehlt es sich, gegenüber der Ausmündung
der konzentrischen Rohre eine besondere auswechselbare Stahlplatte anzuordnen oder
den Boden in entsprechender Weise zu verstärken.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung
auf einen zylindrischen Schnellreaktor dargestellt, und zwar zeigt Abb.
1 den Einbau der Vorrichtung in einen zylindrischen Reaktor, Ab b.
2 in vergrößertem Maßstab die Stelle, an der das äußere Rohr in das Rohwasserrohr
einmündet.
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Der zylindrische Reaktor ist mit 1 bezeichnet. Innerhalb des
Reaktors sind zentral und koaxial zueinander angeordnet ein Zuführungsrohr für Kalkmilch
bzw. Kalkwasser 2 und ein Zuführungsrohr für Rohwasser 3. Die beiden Rohre
sind gegen den Boden des Reaktors gerichtet. Ihre Mündungen befinden sich in geringer
Entfernung vom Boden. Der Boden selbst ist mit einer Prallplatte 4 ausgestattet.
Die Mündung des inneren Rohres ist etwas vorgezogen, was zweckmäßig, aber nicht
unbedingt erforderlich ist. Das Rohr 3 besitzt eine Einschnürang
13, an deren engster Stelle über den Umfang gleichmäßig verteilt Löcher
5 angeordnet sincL Im Mittelteil des Reaktors ist das Rohr 3 von einem
weiteren, oben offenen, unten aber geschlossenen Rohr 6 konzentrisch umgeben,
das unmittelbar unterhalb der Löcher 5 dicht an die Außenwand des Rohres
3 anschließt. Am oberen Ende 16 kann das Rohr trichterförmig erweitert
sein. Die Länge des Rohres 6 ist so gewählt, daß es mit seinem oberen Ende
gerade in die sich während des Betriebs einstellende Aufenthaltszone der groben
Körner reicht- Der Abstand der Einschnürung 13 von der unteren Ausmündung
des Rohres 3 braucht nur so groß zu sein, daß die angesaugten Körner auf
die höchstmögliche Strömungsgeschwindigkeit des Wassergemisches beschleunigt werden.
Durch die Einschnürung 13 wird die Geschwindigkeit des normalerweise mit
etwa 7 m/Sek. ankommenden Rohwassers an dieser Stelle erhöht. Dadurch ergibt
sich eine Injektorwirkung auf den Inhalt des Rohres 6, derart, daß an seinem
oberen Ende ein Teil des behandelten Wassers mit einem Anteil von Grobkömern eingesaugt
werden. Die Körner gelangen mit dem angesaugten Wasser durch die Löcher
5 in den als Fangrohr dienenden unteren Teil des Rohres 3, in dem
das Gemisch «W die Normalgeschwindigkeit von etwa 7 m/Sek. be-
schleunigt
wird und dann mit dieser Geschwindigkeit am unteren Ende des Rohres austritt. Infolge
der beim Aufprallen auf den Behälterboden bzw. auf die Prallplatte frei werdenden
Bewegungsenergie werden die groben Körner in kleinere Stücke zerschlagen, welche
von dem umgelenkten, aufwärts strömenden Wassergemisch erfaßt und nach oben getragen
werden, wo sie zur Erneuerung der Kontaktmasse durch kleinere Körner beitragen.
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Durch die Erfindung wird eine besondere küstspielige Zerkleinerungsvorrichtung
einschließlich An-
trieb eingespart und die innere Wasserbewegung im Reaktor
nicht nur nicht durch zusätzliche Ein' behindert, sondern vielmehr beschleunigt.