DE1201365B - Einrichtung zum Entgasen von Kesselspeisewasser - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F22d

Deutsche Kl.: 13 b-15/01

Nummer: 1201 365

Aktenzeichen: Y 4251 a/13 b

Anmeldetag: 28. Juni 1960

Auslegetag: 23. September 1965

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entgasen von Kesselspeisewasser mit einem einen Gas- und einen Wasserraum aufweisenden Behälter, in dessen Gasraum eine Zufuhrleitung für das zu entgasende Wasser mündet und aus dessen Wasserraum eine Abfuhrleitung für das entgaste Wasser austritt, und mit einer in dem Wasserraum angeordneten Verteileinrichtung zum Einblasen von Sekundärgas, beispielsweise Stickstoff oder Wasserstoff, in das Wasser, wobei das Sekundärgas den Wasser- und den Gasraum durchströmt und zusammen mit dem aus dem Wasser herausgezogenen Gas über eine oben an dem Behälter angebrachte Auslaßleitung abströmt.

Bekanntlich sind Gase, wie Sauerstoff, Kohlendioxyd oder Ammoniak, die in Kesselwasser gelöst sind, eine wesentliche Ursache für eine Korrosion der Kesselanlagen. Das für moderne Kessel und Wärmekraftanlagen, die bei hohen Temperaturen und hohen Drücken arbeiten, verwendete Speisewasser muß besonders rein sein. Infolgedessen wird das korrodierende, gelöste Gas durch Erwärmen oder durch Druckverminderung abgezogen.

Bei diesem Verfahren sind jedoch so komplizierte Apparate erforderlich, daß es nicht wirtschaftlich ist, ein Kesselspeisewasser für Heizkessel zu behandeln, die bei verhältnismäßig niedrigem Druck arbeiten. Weiterhin kann das Wasser, aus dem in der Wärme extrahiert wurde, nur mit Schwierigkeiten als Kühlwasser verwendet werden.

Bei einem Heizkessel für das Gebläsegas eines Stahlkonverters ist ein Entlüftungsverfahren in der Hitze schwer durchzuführen, und die Heizkessel korrodieren so stark, daß der Betrieb des Konverters häufig unterbrochen werden muß.

Es ist bereits ein Verfahren zur Entziehung des Sauerstoffes mittels Sekundärgas bekannt, bei welchem das zu behandelnde Speisewasser eine Reihe von durch Teilzwischenwände gebildeten Kammern durchströmt und dabei jeweils in den abwärts führenden Wegabschnitten im Gegenstrom von dem aus einer Düse ausströmenden Wasserstoff durchflossen wird.

Abgesehen davon, daß das aus einer Düse ausströmende Gas in relativ großen Bläschen durch das Wasser aufsteigt, wodurch die Berührungsfläche zwischen dem zu behandelnden Wasser und dem Sekundärgas gering ist und daher eine große Anzahl von Kammern für eine ausreichende Entgasung angeordnet sein muß, ist für die Durchführung dieses Verfahrens ein umständlicher Apparat erforderlich, der insbesondere ein Pumpenaggregat mit erheb-Einrichtung zum Entgasen von Kesselspeisewasser

Anmelder:
Yawata Iron & Steel Co., Ltd., Tokio

Vertreter:

Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

Tokuji Kumamoto, Tobata;

Kaneshi Abe,

Hanzaburo Fukui,

Yoshihiro Miyamoto, Yawata, Fukuoka (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 3. Oktober 1959 (31436, 31437) -

licher Leistung und erheblichem Förderdruck aufweisen muß, um den Strömungswiderstand, der sich dem ständig um 180° umgelenkten und durch den aufsteigenden Bläschenstrom gehemmten Wasserstrom entgegensetzt, zu überwinden.

Weiter ist ein Verfahren zum Entgasen von Wasser durch Entspannung bekannt, bei welchem das Wasser unter Druck erwärmt und anschließend der Druck aufgehoben wird, wodurch sich das gelöste Gas ausscheidet. Dabei ist eine Rieselvorrichtung vorgesehen, welche zum Zwecke der besseren Wärmeübertragung im Vorwärmer der Vorrichtung dient.

Demgegenüber ist es die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Einrichtung zu schaffen, bei dem die Entziehung des Sauerstoffes aus dem Speisewasser für Dampfkessel in einer einfachen und be-

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triebssicheren Weise erfolgt und bei dem die Berührungsfläche des Sekundärgases mit dem Wasser so groß ist, daß zu einer ausreichenden Entgasung nui ein kurzer Weg mit geringem Strömungswiderstand erforderlich ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zufuhr des zu entgasenden Wassers in den Gasraum in an sich bekannter Weise über eine Platte erfolgt, in der Wassersprühdüsen und Durchtrittsöffnungen für die Gase vorgesehen sind, und daß die Verteileinrichtung ebenfalls als Platte ausgebildet ist, die Gaskammern, deren obere Öffnungen durch einen porösen Körper abgedeckt sind, enthält und die mit Durchtrittsöffnungen für das entgaste Wasser versehen ist.

Dadurch wird eine schnelle und wirkungsvolle Entgasung des Wassers mit einer im Verhältnis zu den bekannten Vorrichtungen einfachen Einrichtung erzielt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß eine Trennwand an der Verteilerplatte angebracht ist. Dadurch wird das zu behandelnde Wasser im Gasraum vor Wirbelströmen und hin- und hergehendet Strömung geschützt, welche von feinen Blasen hervorgerufen wird, die durch den porösen Körper treten.

Als Sekundärgas kann Stickstoff benutzt werden, welcher in großer Menge als Nebenprodukt bei der Herstellung von Sauerstoff in Eisen verarbeitenden Industrien anfällt und dort bisher nicht verwendet wurde.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschema der Anlage,

F i g. 2 einen Aufriß der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A der F i g. 2 und

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie B-B der Fig. 2.

In F i g. 1 ist A ein Behälter für das Speisewasser. Rohwasser wird zur Extraktionsvorrichtung B über eine Leitung D von dem Behälter A aus geleitet. Das zu behandelnde Wasser muß nicht notwendigerweise durch den Speisewasserbehälter geführt werden, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Extraktionsvorrichtung B kann als Füllturm ausgebildet sein, und sie kann so konstruiert sein, daß ein Strahl eines Sekundärgases in einen Vorratsbehälter eingeblasen wird, oder sie kann so ausgebildet sein, daß das zu behandelnde Wasser zusammen mit dem Sekundärgas eingeführt wird, oder so, daß diese Ausführungsformen kombiniert sind, so daß das zu behandelnde Wasser und das Sekundärgas in innige Berührung miteinander kommen, während der gelöste Sauerstoff in das Sekundärgas hineindiffundieren kann und von diesem Sekundärgas abgeführt wird. C ist eine Gaszuführungsvorrichtung. Es kann jedoch auch nur eine einfache Gaszuführungsleitung E an Stelle einer Gaszuführungsvorrichtung verwendet werden. Das Wasser im Auslaßrohr ist mit G bezeichnet. F ist ein Diffusionsrohr für das Sekundärgas.

Wenn Rohwasser, das mit gelöstem Sauerstoff gesättigt ist, mit Stickstoff behandelt wird, der eine Reinheit von 99,7% aufweist, dann kann das Wasser bis zu mehr als 98% von Sauerstoff befreit werden. Das Volumen des erforderlichen Stickstoffs kann halb so groß sein wie das Volumen des zu behandelnden Wassers. Die Wirksamkeit der Entfernung des Sauerstoffs kann nicht nur dadurch erhöht werden, daß eine stärkere Berührung des Sekundärgases mit dem zu behandelnden Wasser hergestellt wird, sondern auch dadurch, daß die Menge des für die Behandlung des Wassers vorgesehenen Sekundärgases vergrößert wird.
Bei einer nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtung ist gemäß F i g. 2 und 4 eine Platte 1 vorgesehen, von der aus Wasser versprüht wird und die sich über den gesamten Querschnitt des oberen Teiles eines Gasraumes 4 erstreckt. Die Wassersprühdüsen 3 sind über die Platte 1 verteilt. Dazwischen sind Gasdurchtrittsöffnungen 12 vorgesehen. In einer Verteilerplatte 10 sind zwischen Gaskammern 8, die nach oben offen sind, Durchtrittsöffnungen 14 vorgesehen. Die Gaskammern 8 sind über eine Leitung 7 mit einem Zuführungsrohr 6 für das Sekundärgas verbunden. Die obere Fläche der Gaskammern ist mit einem porösen Körper 9 bedeckt. 13 ist eine Trennwand. 2 ist ein Wasserzuführungsrohr. 11 ist ein Abzugsrohr. 16 ist das Auslaßrohr für das Wasser.

Das zu behandelnde Wasser wird durch das Wasserzuführungsrohr 2 geleitet und vermittels der Platte 1 durch die Wassersprühdüsen 3 in den Gasraum 4 eingespritzt. Die Zuführung des Wassers muß nicht notwendigerweise über Sprühdüsen erfolgen, sondern sie kann auch über einfache Spritzöffnungen vorgenommen werden. Der Wasserspiegel 5 innerhalb des Turmes wird auf einer bestimmten Höhe gehalten, und dadurch wird vermieden, daß sich der ganze Gasraum 4 mit Wasser füllt, so daß der Austritt des Sekundärgases erleichtert wird, das mit dem Sauerstoff im Gleichgewicht steht. Das Sekundärgas (Stickstoff), das eingeblasen werden soll, wird in die Gaskammern 8 der Verteilerplatte 10 über das Zuführungsrohr 6 und über die Leitung7 zugeführt.

Die Abdeckung der Gaskammern 8 besteht aus einem porösen, plattenartigen Körper 9 (z. B. aus einem Fasertuch oder aus einem feinen, porösen Stoff), so daß der Stickstoff, wenn er durch den porösen Körper 9 geführt wird, durch die feinen öffnungen in Form feiner Bläschen austritt. Damit die Erzeugung dieser Bläschen in einem großen Bereich gleichmäßig erfolgt, ist eine Trennwand 13 vorgesehen, so daß durch die feinen Bläschen, die durch die Verteilerplatte 10 erzeugt werden, keine Wirbelströmungen und Schwingungen (die eine Abscheidung im Beschickungsgas verursachen würden) des Wassers in dem Gasraum 4 auftreten. Der Stickstoff, der in inniger Berührung mit dem zu behandelnden Wasser steht und der das gelöste Gas auf diese Weise aus dem Wasser herausgezogen hat, strömt durch die Gasdurchtrittsöffnungen 12, die in der Platte 1 vorgesehen sind, und wird so aus dem Gasraum 4 abgezogen und durch das Abzugsrohr 11 abgeführt. Das behandelte Wasser wird durch die Öffnungen 14 in den Wasservorratsbehälter 15 geführt und über das Auslaßrohr 16 entnommen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erhält man, wenn das Wasser mit Stickstoff von einer Reinheit von 99,7 % behandelt wird, eine 98%ige Entfernung des Sauerstoffs, d. h., wenn lediglich Sekundärgas eingeblasen wird. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Entfernung von Sauerstoff in %

Volumen behandeltes Wasser	1,0	1,2	Wasserhöhe im	1,5	Turm	in m	2,0	2,5	96,4 97,8 98,5
Volumen verbrauchtes Gas	86,6 bis 84,5	91,2 bis		91,4 bis 94,0 bis		94,0 bis 93,0 97,0 bis 96,0 98,0 bis 97,8	96,6 bis 98,6 bis 98,6 bis
2,0 1,4 1,0		90,1	90,4 93,6

Bei der obigen Tabelle waren 7,1 cm³ je Liter Sauerstoff in Wasser gelöst, der Reinheitsgrad des Stickstoffes betrug 99,7%, und es wurden 4 m³ je Stunde bearbeitet.

Die folgenden Ergebnisse wurden unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt:

1. Es kann eine wirksame Entfernung von Sauerstoff in einer Wassersäule vorgenommen werden.

2. Der Stickstoff sollte in Form möglichst kleinei Bläschen eingeführt werden, da die Bläschen, wenn sie einmal in das Wasser eingetreten sind, niemals von selbst kleiner werden können. Die ^a5 ausgetriebenen Bläschen müssen nicht auf einmal eingesammelt werden.

3. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers sollte kleiner als 10 m je Stunde sein.

4. Die günstigste Höhe für die Wassersäule innerhalb des Turmes beträgt etwa 1500 mm.

5. Der Einlaßdruck an der Blasdüse für den Stickstoff muß über 0,2 kg/cm² liegen.

6. Die richtige Menge des erforderlichen Stickstoffes muß etwa das 1,5- bis 2fache der Menge des durchgeleiteten Wassers betragen.

7. Es genügt ein Vakuum über der Wasseroberfläche in der Größenordnung von 60 bis 100 mm Wassersäule.

8. Das Wasser sollte in den Turm gesprengt werden.

9. Es scheint unmöglich zu sein, gleichzeitig Kohlendioxyd und Sauerstoff aus dem Wasser zu entfernen.

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So, wie die Erfindung oben beschrieben wurde, kann Wasser bei normaler Temperatur behandelt werden. Das so behandelte Wasser kann nicht nui als Kesselwasser, sondern auch als Kühlwasser verwendet werden. Die Vorrichtung ist so einfach, daß sie leicht betrieben und unterhalten werden kann, und sie kann mit geringen Kosten aufgebaut werden. Die Vorrichtung kann zur Behandlung von Wasser

40 für Spezialkühler und für Niederdruckheizkessel verwendet werden sowie auch für Konverter in solchen Anlagen, bei denen eine große Menge von Sekundärgas als Abfall verworfen wird, wie beispielsweise bei der eisenverarbeitenden Industrie. Durch die Erfindung können eine Korrosion und eine übermäßige Abnutzung der Anlage vermieden werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Entgasen von Kesselspeisewasser mit einem einen Gas- und einen Wasserraum aufweisenden Behälter, in dessen Gasraum eine Zufuhrleitung für das zu entgasende Wasser mündet und aus dessen Wasserraum eine Abfuhrleitung für das entgaste Wasser austritt, und mit einer in dem Wasserraum angeordneten Verteileinrichtung zum Einblasen von Sekundärgas, beispielsweise Stickstoff oder Wasserstoff, in das Wasser, wobei das Sekundärgas den Wasser- und den Gasraum durchströmt und zusammen mit dem aus dem Wasser herausgezogenen Gas über eine oben an dem Behältei angebrachte Auslaßleitung abströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des zu entgasenden Wassers in den Gasraum (4) in an sich bekannter Weise über eine Platte (1) erfolgt, in der Wassersprühdüsen (3) und Durchtrittsöffnungen (12) für die Gase vorgesehen sind, und daß die Verteileinrichtung ebenfalls als Platte (10) ausgebildet ist, die Gaskammern (8), deren obere Öffnungen durch einen porösen Körper (9) abgedeckt sind, enthält und die mit Durchtrittsöffnungen (14) für das entgaste Wasser versehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwand (13) an der Verteilerplatte (10) angebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 361 951, 946 147;
französische Patentschrift Nr. 1001725.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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