DE1444322C - Verfahren zum Remhalten der Heizflache von Warmeaustauschrohren in einem mehrstu figen Kompressionsverdampfer für inkrustie rende Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinhalten der Heizfläche von Wärmeaustauschrohren in einem mehrstufigen Kompressionsverdampfer für inkrustierende Flüssigkeiten durch Auflösen der Verkrustung mittels Kondenswasser.

Man benutzt Verdampfer, um Wasser aus einer Speiseflüssigkeit zu entfernen mit dem Ziel, ein konzentrierteres Produkt zu bekommen; sie dienen häufig auch dazu, aus Salzwasser oder Schmutzwasser trinkbares oder chemisch reines Wasser zu gewinnen. Die Verdampfer nach der vorliegenden Erfindung haben in erster Linie den Zweck, aus unbrauchbarer Sulfitlauge einen Großteil des Wassergehaltes zu entfernen, um eine Konzentration der Feststoffe herbeizuführen.

Bei der Verwendung von Verdampfern für diese Zwecke treten dadurch Schwierigkeiten auf, daß die festen Bestandteile aus Kalzium in der Speiseflüssigkeit vorhanden sind und dazu führen, daß sich auf den Oberflächen der Wärmeaustauscher Kesselstein bildet. Dieser Kesselstein setzt den Wirkungs- ao grad des Wärmeaustauschvorgangs herab, was dessen Entfernung in regelmäßigen Zeitabschnitten erfordert. Es sind bereits verschiedene Verfahren bekanntgeworden, die dazu dienen, die Kesselsteinablagerung zu verringern oder die Entfernung des Kesselsteins zu erleichtern. Keines der bekannten Verfahren arbeitet aber völlig zufriedenstellend.

Es ist früher schon gefunden worden, daß das Kondensat, welches ein Verdampfer dieser Art abgibt, dazu benutzt werden kann, den Kesselstein zu entfernen. So ist es bekannt, bei Eindampfapparaten die sich bildenden Inkrustierungen mittels Kondenswasser oder Brüdenkondensats aufzulösen, indem man dies abwechselnd mit der einzudampfenden Flüssigkeit durch den Verdampfer schickt. Insbesondere ist es nach der deutschen Patentschrift 959 564 bekannt, die verschmutzten Verdampferkörper während einer gewissen Zeit heizdampfseitig hinter die betriebsmäßig letzte Stufe der eigentlichen Eindampfanlage zu schalten und mit Kondenswasser zu beschicken. Hierbei wird die Reinigungsstufe durch den Brüden der letzten Eindampfstufe geheizt, und durch deren Brüdenkondensat werden die Inkrustierungen gelöst und abgeführt. Liegt die Reinigungsstufe betriebsmäßig vor den drei Eindampfern, so muß das benutzte Brüdenkondensat auf eine entsprechend höhere Temperatur gebracht werden. Dieses Verfahren, das den Austausch von Förderwegen benutzt, enthält aber immer komplizierte Ventilanordnungen und bietet zahlreiche schwer zu lösende Probleme.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bisherigen Verfahren zur Entfernung von Kesselstein in Anlagen mit mehreren Verdampfern zu verbessern und somit eine Vereinfachung der zugehörigen Anlagen zu ermöglichen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Verdampfereinheiten zueinander parallel geschaltet und jede Einheit mit Heizdampf betrieben wird, daß das in den Verdampfern anfallende und in einer Sammelleitung zusammengefaßte Kondensat der zu reinigenden Stufe zugeführt wird und daß die zu reinigende Verdampfereinheit hierzu aus dem Heizdampfkreis herausgenommen wird.

Dies alles bewirkt, daß erheblich mehr Briidenkondensat bezüglich der Reinigungsstufe anfällt als nach den bisherigen Verfahren, wodurch eine Reinigung in erheblich kürzerer Zeit erfolgt als bishur. Gleichzeitig ist es durch die höhere Temperatur des Brüden, der nicht einem dreifachen Temperaturgefälle in drei Stufen oder mehr unterliegt, nicht mehr erforderlich, die Reinigungsstufe zu heizen, wodurch wiederum Energie eingespart werden kann. Trotz dieser vorteilhaften Arbeitsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gibt man nicht die Vorzüge der bisher bekannten Systeme auf, insbesondere nicht das ununterbrochene Arbeiten während der Reinigung einer oder mehrerer Eindampfstufen.

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden.

Die Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. In der Zeichnung ist eine Anlage mit Verdampfern dargestellt, die mit Dampfdruck arbeiten. Es versteht sich indessen von selbst, daß die Erfindung auch bei anderen Anlagen Anwendung finden kann, also insbesondere auch bei den bekannten Systemen mit Mehrfachverdampfung.

In der Zeichnung sind drei Verdampfereinheiten 1, 2 und 3 dargestellt, es können aber einerseits sowohl nur zwei Verdampfer als auch mehr als drei Verdampfer benutzt werden. Entsprechende Teile der Verdampfereinheit 2 tragen die gleichen Bezugsziffern wie die Teile der Verdampfereinheit 1, jedoch ist vor die Bezugsziffern jeweils die Ziffer 2 gesetzt. In ähnlicher Weise sind bei dem Verdampfer 3 gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen, jedoch ist systematisch vor die einzelnen Bezugsziffern die Ziffer 3 gesetzt. Im folgenden soll daher die Erfindung nur an dem Verdampfer 1 näher erläutert werden, während sich eine ins einzelne gehende Beschreibung der Verdampfer 2 und 3 erübrigt.

Wie man aus der Zeichnung erkennt, gelangt die verdünnte Lösung von einer entsprechenden Quelle her durch die Leitung 10 in die Anlage. Es kann dies irgendeine Speiseflüssigkeit sein, die weiterbehandelt werden soll; bei dem dargestellten Beispiel ist an eine Anlage zur Eindampfung von Sulfitlauge gedacht. Von der Einlaßleitung 10 zweigen die Verbindungsleitungen 11, 211 und 311 ab.

Die Zweigleitung 11 führt in eine Entlüftungseinrichtung 15 der Verdampfereinheit 1. Entlüftungseinrichtungen sind allgemein bekannt und im wesentlichen nichts anderes als Skrubber bekannter Bauart, bei denen die Speiseflüssigkeit im oberen Teil eingesprüht oder auf andere Weise eingeführt wird und infolge der Schwerkraft im Gegenstrom mit den Waschgasen die Apparatur durchstömt. Die Skrubberflüssigkeit geht gegebenenfalls durch die Vorwärmekammer 16 am unteren'Ende des Verdampfers 1 hindurch, in der sie mit nicht eingedicktem Flüssigkeitskonzentrat gemischt wird. Durch ein geeignetes Ventil 17 in der Abzweigleitung 11 kann eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in die Mischung und Konzentrat in die Fallwasserkammer eingeleitet werden. Die Mischung aus der Fallwasserkammer wird mit Hilfe der Pumpe 19 durch die Leitung 18 hindurch aus der Fallwasserkammer abgezogen. Ein überwiegender Anteil an flüssiger Mischung wird von der Pumpe durch eine Leitung 20 nach oben in einen Sprinklerkopf21 gedrückt, von dem aus sie in die Eindampfkammer 22 und dort auf die Wärmeaustauschrohre 23 gesprüht wird. Das hier beschriebene Verfahren zum Ausspülen ist besonders wirksam, wenn es in Vorrichtungen mit horizontal liegenden Wärmeaus-

tauschrohren angewendet wird. Dieser Vorgang wird mit anderen Hilfsmitteln als dem Versprühen durchgeführt. Derjenige Anteil der Mischung, der durch die Leitung 20 in den Sprühkopf gelangt, stellt den überwiegend größeren Anteil der Speisung aus der Fallwasserkammer 16 (engl.: hotwell) durch das Auslaßrohr 18 hindurch dar. So können beispielsweise zwölf Anteile der Mischung aus dem Rohr 18 in das Rohr 20 gepumpt werden, im Verhältnis zu einem Teil der Mischung, welche in die Leitung 24 zu einem später noch zu beschreibenden Zweck gepumpt wird.

Infolge der Hitze und des Überdrucks, denen die Speiseflüssigkeit im Innern der Verdampfungskammer oder Eindampfkammer 22 ausgesetzt ist, verdampft· ein Teil des in ihr enthaltenen Wassers und strömt durch den Abscheider 25 hindurch. Diese Dämpfe werden kontinuierlich durch den Abscheider (engl.: demister) in die Dampfauslaßleitung 26 abgezogen und von da über eine Leitung 27 am oberen Ende zu einem Kompressor 28. Letzterer kann durch eine Turbine 29 angetrieben sein und hat den Zweck, £ , den abgezogenen Dampf zu komprimieren und über ' ' eine Leitung 30, die mit einer Abzweigleitung 31 verbunden ist, und in der sich ein Ventil 32 befindet, mit den Wärmeaustauschrohren zu verhindern. Beim Durchströmen durch die Leitung 30 verliert uer Dampf seine Überhitzung dadurch, daß ein Kondensat 63 mit Hilfe einer Vorrichtung, die später noch näher beschrieben werden soll, .aufgesprüht wird. Beim Durchströmen der Wärmeaustauschrohre 23 gibt der verdichtete Dampf seine Kompressionswärme und auch seine latente Wärme ab. Dabei wird die Speiseflüssigkeit auf die Außenfläche der Wärmeaustauschrohre 23 aufgesprüht. Auf diese Weise kommen die Dämpfe aus dem Wasserdampfverdichter 28 zum indirekten Wärmeaustausch mit der versprühten Speiseflüssigkeit.

Der Dampf in den Rohren 23 fängt an zu kondensieren, und das Kondensat wird durch die Leitung 33 abgezogen. Am Auslaßende der Wärmeaustauschrohre 23 ist ein Ventil 34 zur Steuerung der Entlüftung angeordnet, und zur Ableitung der nicht kon_f densierfähigen Gase befindet sich in der Auslaß-ί " leitung für das Kondensat ein Ventil 35.

Das Kondensat aus der Leitung 33 wird in eine Vorwärmekammer 36 eingeleitet. Eine Stabilisierleitung 37 führt von dem oberen Ende der Fallwasserkammer zu dem Erhitzer 30. Dei Kammer 36 erhält in ununterbrochener Folge das Kondensat aus zwei Einheiten, um in der Einheit weiter verwendet zu werden, die zum Zwecke der Entfernung des Kesselsteins gespült werden soll.

Das Kondensat in dem »hotwell« 36 wird mit Hilfe einer Pumpe 38 abgezogen und durch eine Leitung 39 durch ein Ventil 40 geleitet. Die Leitung 39 steht in Verbindung mit den beiden Leitungen 41 und 42. Die Leitung 42 kommuniziert über ventilgesteuerte Verbindungsleitungen 43, 243 und 343 mit den Wasch-Sprinklern 25', 225', und 325' der Demister 25, 225 und 325 der verschiedenen Verdampfereinheiten, so daß ein Demister des Verdampfers, der gerade gespült wird, zusammen mit den Röhren ausgespült werden kann.

Die Kondensatleitung 41 steht über Verbindungsleitungen 44, 244 und 344 und über die Regelventile 45, 245 und 345 mit den Speiseflüssigkeits-Einlaßleitungcn 11. 211 bzw. 311 in Verbindung, so daß das Spülkondensat durch Speiseflüssigkeit in der Einlaßleitung des Verdampfers, der gerade gespült werden soll, ersetzt werden kann.

Der kleinere Teil des Konzentrats aus dem FaIlwasserkasten 16, der nicht zu dem Sprinklerkopf 21 geleitet wird, gelangt durch eine Leitung 46 und an dem Ventil 47 vorbei in eine Leituog 49 für das Konzentrat. Bei einem Sulfitlaugenverdampfer kann hierin eine Lauge enthalten sein, die ungefähr 14 bis 40"»

ίο feste Stoffe enthält.

Von der Leitung 24 ist außerdem noch eine Leitung 54 abgezweigt, die mit einer Ausgangsleitung 55 in Verbindung steht. Letztere nimmt außerdem noch das Waschwasser aus einem Verdampfer auf, der gerade ausgespült wird; das Wasser strömt in die Leitung 55 und dann in die Leitung 58 zur geeigneten Weiterverwendung. Infolge der Tatsache, daß das Kondensat, welches gerade aus den beiden anderen Verdampfern in den Fallwasserkasten 36 hinein ent-

ao laden worden ist, im Überschuß gegen das Waschwasser aus der Leitung 44 sein kann, ist Vorsorge getroffen, ein richtiges Gleichgewicht zwischen dem benutzten Kondensat zum Spülen und dem Konden^- sat herzustellen, welches von Einheiten geliefert wird, die Speiseflüssigkeit verdampfen. Man erreicht dies durch Benutzung eines Ventils 60, welches von einer Pegeläbtastvorrichtung 80 gesteuert wird, die über eine Prüfleitung 81 mit dem Ventil 60 verbunden ist, wodurch der Kondensatüberschuß aus der Leitung 39 zum Zwecke der Entleerung in die Leitung 59 eingeleitet wird, und zwar entweder mit Hilfe der Leitung 58 oder mit Hilfe einer getrennten Leitung.

In der Zeichnung ist an der Stelle 61 angedeutet.

daß Wasser für den Heißdampfkühler aus einer geeigneten Quelle, beispielsweise in Form von Kondensat, aus der Leitung 39 unter Regelung durch ein Ventil 62 in die Kompressor-Auslaßleitung 30 mit Hilfe des Sprinklerkopfes 63 eingesprüht werden kann, zu dem Zweck, den in dieser Leitung vorhandenen Dampf zu kühlen. Die Turbine 29 kann mit Hochdruckdampf betrieben werden, der durch eine Leitung 64 über ein Ventil 65 zugeführt wird und durch die Austrittsleitung 66 die Turbine wieder verläßt. Eine mit der Leitung 66 verbundene Leitung 67 kann mit der Leitung 68 in Verbindung stehen, die in die Dampfleitung 27 hinein zu dem Kompressor führt, um den Dampf zu überhitzen und um dadurch zu verhindern, daß die Mischung eine Korrosion in dem Kompressor verursacht. Zusätzlicher Austrittsdampf kann durch die Rohrleitung 69 und über das Regelventil 70 in den Kompressor-Auslaß 30 gespeist werden, um Aufbereitungsdampf zu liefern.

Die Bezugsziffer 74 bezeichnet einen Behälter zur Prüfung der Dichte, der dazu dient, das Konzentrat aus der Leitung 46 zu prüfen. Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Angenommen, der Verdampfer 3 soll gespült werden, dann muß das Kondensat aus den Verdampfern 1 und 2 kontinuierlich aus der Kondensatleitung 33 abgezogen werden. Die Ventile 35 und 235 sind offen, während das Ventil 335 aus dem Verdampfer, der gespült werden soll, geschlossen ist. Außerdem muß das Ventil 317, welches den Zulauf von Speiseflüssigkeit zu dem Verdampfer 3 regelt, geschlossen sein, um eine Zuleitung zu verhindern, während die Ventile 17 und 217, die zu den Verdampfern I bzw. 2 führen, offen sind. Das Spülkondensat, welches durch die Leitung 39 mit Hilfe der Pumpe 38 gedrückt wird, kann dann

in die Leitung 311 gelangen, die zu dem Verdampfer 3 führt, wobei das Ventil 345 offen ist, während die zu den Verdampfern 1 bzw. 2 führenden Ventile 45 und 245 geschlossen sind. Außerdem wird Spülkondensat aus der Leitung 42 durch die Leitung 343 in den Demister 325 des Verdampfers 3 geleitet, um den Demister auszuspülen; dabei bleibt das Ventil 371, welches die Strömung durch die Leitung 343 regelt, offen, während die Ventile 71 und 271. die zu den Verdampfern 1 bzw. 2 führen, geschlossen sind.

Das Spülkondensat aus den Leitungen 41 und 344, welches für den Verdampfer 3 bestimmt ist, nimmt seinen Weg in den Fallwasserkasten 316 und wird mit Hilfe der Pumpe 319 durch die Leitung 320 nach oben in den Sprinklerkopf 321 gedrückt, um das Spülkondensat über die Verdampferrohre 323 zu sprühen. Während dieses Vorgangs bleibt das Ventil 347 unterhalb des Verdampfers 3 geschlossen, um zu verhindern, daß Spülkondensat in die Konzentratleitung 49 gelangt. Das Ventil 356 in der Leitung 354 . ist offen, um die Entnahme einer gerade gewünschten Menge Waschwasser aus dem zu spülenden Verdampfer 3 zu ermöglichen; diese Wassermenge und die Wassermenge aus der Leitung 59 sind gleich der Kondensatmenge aus den zusammenwirkenden Einheiten 1 und 2. Bezüglich der entsprechenden Ventile an den Verdampfern 1 und 2 ist noch zu bemerken, daß die Ventile 47 und 247 geöffnet, und die Ventile 56 und 256 geschlossen sind.

Während des Ausspülens des Verdampfers 3 ist das Ventil 332 geschlossen, um eine Speisung aus dem Kompressor in das Innere der Wärmeaustauschrohre in dem Verdampfer 3 zu verhindern. Die entsprechenden Ventile 32 und 232 der Verdampfer 1 bzw. 2 sind selbstverständlich geöffnet, solange diese beiden Verdampfer in Betrieb sind.

Aus dem oben Gesagten geht hervor, daß zwei Verdampfer der Anlage fortwährend in Betrieb sein können, während ein dritter durch Kondensat aus dem Verdampfungszyklus der beiden in Betrieb befindlichen Verdampfer ausgespült wird. Dieses Kondensat wird über die Wärmeaustauschflächen der Einheit versprüht, die gerade gespült wird, um den Kesselstein von ihnen zu entfernen. Nachdem nun ein Verdampfer, beispielsweise der Verdampfer 3,

ίο ausreichend gespült worden ist, werden die Ventile umgestellt, um den Verdampfer wieder in den Betriebszyklus zurückzuschalten, während einer der beiden Verdampfer, also entweder Verdampfer 1 oder Verdampfer 2, durch entsprechende Stellung der Ventile in den Spülzyklus eingeschaltet wird, wie dies · oben in Verbindung mit dem Verdampfer 3 geschildert worden ist. Auf diese Weise kann eine Anlage mit mehreren Verdampfern fortwährend in Betrieb bleiben und jeweils ein Verdampfer, je nach Bedarf, dem Spülvorgang unterworfen werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   as Verfahren zum Reinhalten der Heizfläche von

   Wärmeaustauschrohren in einem mehrstufigen Kompressionsverdampfer für inkrustierende Flüssigkeiten durch Auflösen der Verkrustung mittels Kondenswasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinheiten zueinander parallel geschaltet und jede Einheit mit Heizdampf betrieben wird, daß das in den Verdampfern anfallende und in einer Sammelleitung zusammengefaßte Kondensat der zu reinigenden Stufe zugeführt wird und daß die zu reinigende Verdampfereinheit hierzu aus dem Heizdampfkreis herausgenommen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen