DE1526942C - Einrichtung zum Entgasen von Kesse !speisewasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entgasen von Kesselspeisewasser mit einem auf einen Speisewasserbehälter aufgesetzten zylindrischen Mantel, der koaxial zur Mantelachse angeordnete, mit zentralen Durchlässen versehene Einbauten enthält, und mit einer im unteren Teil des Mantels vorgesehenen Dampfeinführung, von der der Heizdampf teils durch die Durchlässe und teils durch das herabrieselnde versprühte Wasser nach oben zu einer Dampfabsaugung strömt.

Das Speisewasser für Dampfkraftanlagen muß zur Verhinderung von Korrosionen dem Kessel entgast zugeführt werden; insbesondere muß es von seinem Sauerstoffgehalt befreit werden. Üblicherweise wird die Entgasung zusammen mit der Vorwärmung des Speisewassers vorgenommen, wobei die zur Entgasung verwendete Einrichtung mit dem Speisewas-, serbehälter kombiniert wird.

Es ist ein Entgaser bekannt, bei welchem das zu entgasende Wasser über. Rieselbleche kaskadenartig herabfällt, von einem Teilstrom des Heizdampfes durchdrungen und im Gegenstrom erwärmt wird. Ein Teil des im Entgaser sich sammelnden Wassers wird zwecks besserer Entgasung in einem Kegel von unten durch zentrale Durchlässe in den Rieselblechen gegen eine oben angeordnete Überlaufplatte gespritzt, wo es sich mit dem frisch hinzukommenden Wasser mischt und mit diesem herabrinnt. Der gleichfalls von unten in den Entgaser eintretende Heizdampf strömt ohne Führung teils zusammen mit dem nach oben gespritzten Wasser durch die Durchlässe in den Rieselblechen ebenfalls nach oben, teils durchdringt er das kaskadenartig herabfallende Wasser. Dadurch ist die für die Entgasung des Wassers notwendige Erwärmung unzureichend; eine nahe der Sattdampftemperatur des Dampfes liegende Temperatur erreicht das Wasser bestenfalls erst nach der Sammelstelle, so daß zu wenig Zeit für die Gasausscheidung bleibt und der Entgasungsgrad ungenügend ist. Hinzu kommt noch, daß die aus dem Wasser ausgeschiedenen Gase nicht zwangsweise weggespült werden, sondern sich in den Toträumen der bis zum Mantel reichenden Rieselbleche sammeln und so die Zuführung von Heizdampf an diesen Stellen verhindern. Eine große Dimensionierung solcher Entgaser ist eine notwendige Folge dieser Nachteile.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das zu entgasende Kesselspeisewasser gleich nach dem Eintritt in den Entgaser möglichst rasch zu erwärmen, den Heizdampf zumindest teilweise möglichst unbehindert dieser Eintrittsstelle des Wassers zuzuleiten und für eine geregelte Abführung der ausgeschiedenen Gase zu sorgen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten aus einem am Mantel angebrachten konischen Kragen sowie mindestens einem mit einem weiteren konischen Kragen versehenen zylindrischen Einbau und einem anschließenden, am Mantel befestigten ringförmigen Einbau bestehen, derart daß der Sprühkegel zuerst auf den Mantel trifft, durch den Kragen nach innen umgelenkt wird, entlang der Außenseite des zylindrischen Einbaus strömt, durch den Kragen wieder nach außen gegen den Mantel gelenkt und über den Einbau als Wasserschleier in den Speisewasserbehälter geleitet wird.

Die durch die Erfindung verwirklichte Trennung des Hauptanteils des Dampfstromes vom Wasserstrom hat den wesentlichen Vorteil, daß damit das für die Entgasung wichtige Gegenstromprinzip bedeutend raumsparender angewendet werden kann. Werden nämlich der gesamte Dampfstrom und der Wasserstrom durch den selben Strömungsquerschnitt geführt, so ist die maximal zulässige Dampfgeschwindigkeit diejenige, die die fallenden Wassertropfen zum Schweben bringt. Der engste Strömungsquerschnitt muß also so dimensioniert werden, daß der

ίο für die Erwärmung des Wassers nötige Dampfstrom diese maximale Geschwindigkeit nicht überschreitet. Für den durch die Einbauten vom Wasser getrennten Hauptanteil des Dampfstromes gilt aber diese Bedingung nicht, so daß der notwendige Durchmesser des Entgasermantels nicht mehr durch Strömungserfordernisse, sondern durch die Bedingungen von Wärmeübergang und Entgasung gegeben ist und damit bedeutend kleiner ausfällt. Gleichzeitig kann in vorteilhafter Weise der wesentliche, durch den Hauptdampf-

ao strom dargestellte Teil des Dampfes ohne merklichen Druck- bzw. Temperaturverlust zum eintretenden Wasser gelangen.

Da bei der mehrfachen Umlenkung des Sprühkegels des Wassers die für den Wärmeübergang günstige Tropfenverteilung praktisch erhalten bleibt, bedeutet diese Maßnahme eine beträchtliche Raumersparnis, da der für die Übertragung der Wärme notwendige Sprühkegel beim gebrochenen Verlauf in einem wesentlich kleineren Entgasermantel untergebracht werden kann. 'Um bei einem gegebenen Durchmesser des Entgasermantels in einem nicht umgelenkten Sprühkegel eine bestimmte Wärme-

..^- menge zu übertragen, müßte das Wasser in bedeutend ' feinere Tropfen zerstäubt werden. Man müßte also einen bedeutend größeren Energiebetrag für die Wasserzerstäubung aufwenden als bei der Übertragung der gleichen Wärmemenge an den durch mehrfache Umlenkung verlängerten, in seiner Fläche etwa verdoppelten Sprühkegel mit Tropfen größeren Durchmessers. Zudem erhöhen die beschriebenen Einbauten die Verweilzeit und die Turbulenz des Wassers und begünstigen damit die Diffusion der Gase an die Wasseroberfläche.

An Hand der Zeichnung wird im folgenden eine erfindungsgemäße Einrichtung beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Entgaser im Längsschnitt und
Fig. 2 eine Zerstäubungsdüse im Längsschnitt.
Gemäß F i g. 1 weist der Entgaser für das Kesselspeisewasser einer Dampfkraftanlage, der gleichzeitig als Mischvorwärmer dient, einen Behälter 1 auf, in welchem sich das entgaste Speisewasser 2 befindet und auf dem senkrecht ein zylindrischer Mantel 3 angeordnet ist. Auf dem oberen Teil des Mantels 3 ist ein gewölbter Deckel 4 angeflanscht, in dessen zylindrischem Stutzen 5 eine Wassereinführung 6 mit einer Zerstäubungsdüse 7 sowie eine Dampfabsaugung 8 untergebracht sind.

Zur Führung der Dampf- und Wasserströmung sind im zylindrischen Mantel 3 mehrere Einbauten 9, 10,11,12 und 13 angeordnet. Im unteren Teil des Mantels 3 ist eine aus einem rechtwinklig gebogenen Rohr bestehende Dampfeinführung 14 vorgesehen, deren Öffnung gegen die Oberfläche des Speisewassers 2 gerichtet ist. Unterhalb der Öffnung der Dampfeinführung 14 ist eine Prallplatte 15 angeordnet.

Gemäß Fig. 2 weist die Zerstäubungsdüse 7 einen

Ventilteller 21 auf, der durch eine Feder 22 gegen einen von einem konischen Kragen 23 umgebenen Ventilsitz gedrückt wird. Der Druck der Feder 22 ist zur Anpassung der Düse an den Wasserdruck beispielsweise dadurch einstellbar, daß eine Federauflage 24 auf der Ventilstange 25 aufgeschraubt ist.

Das durch die Wassereinführung 6 zuströmende Wasser 16 wird in der Zerstäubungsdüse 7 zu groben Tropfen von etwa 2 bis 4 mm Durchmesser zerstäubt, wobei das aus der Düse austretende Wasser zufolge der Düsenausbildung mit dem konischen Kragen 23 die Form eines Sprühkegels 17 annimmt. Dieser trifft auf die Wand des zylindrischen Mantels 3 auf und wird durch den am Mantel 3 angebrachten konischen Kragen 9 gegen die Achse des Mantels 3 hin abgelenkt. Eine weitere Ablenkung des zersprühten Wassers erfolgt durch den zylindrischen Einbau 10, dessen unteres Ende mit einem weiteren konischen, sich nach unten erweiternden Kragen 11 versehen ist, der zwischen sich und dem Mantel eine Ringfläche frei läßt. Durch diesen Kragen 11 wird der zerstäubte, im wesentlichen immer noch die Form eines Sprühkegels aufweisende Wasserstrom wieder gegen den Mantel 3 umgelenkt. Eine erneute Umlenkung des Sprühkegels erfolgt durch den Mantel 3 und einen ringförmigen Einbau 12, durch welchen das Wasser an den zylindrischen, an seinem unteren Ende mit einem Flansch versehenen Einbau 13 gerichtet wird. Schließlich strömt das Wasser in Form eines Wasserschleiers 18 dem untersten Teil des Mantels 3 entlang in den Behälter 1. Im Wasserschleier 18 kommt- das gesättigte Wasser mit der. im folgenden beschriebenen Damp.fströmung 19 des überhitzten, gasfreien Dampfes zweimal in Kontakt. Dadurch, daß die Dämpfe-Strömung 19 den Wasserfilm zweimal durchbrechen muß, wird der Dampf enthitzt und das Wasser zum Nachkochen gebracht, wobei es unter Abgabe des letzten Restes der in ihm gelösten Gase teilweise verdampft.

Die Anzahl und Anordnung der Einbauten ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es können beispielsweise auch mehrere zylindrische Einbauten vorgesehen werden, um. das Wasser mehrmals umzulenken.

Die mit Pfeilen 19', 20 angedeutete Dampfströmung verläuft wie folgt:

Der aus der Dampfeinführung 14 strömende gasfreie Dampf, z. B. überhitzter Anzapfdampf, wird gegen die Oberfläche des Speisewassers 2 geblasen, wobei die Prallplatte 15 eine übermäßige Wellenbildung verhütet und gleichzeitig bewirkt, daß der Dampf sich über die ganze Wasseroberfläche ausbreitet und dadurch ein Dampfpolster zur Verhinderung neuer Gasaufnahme durch das entgaste Speisewasser 2 bildet. Der Dampf steigt hierauf zum größten Teil, d.h. in einem Hauptdampfstrom 19', ungehindert durch das Innere der zylindrischen Einbauten 13 und 10 nach oben bis zu dem unterhalb der Zerstäubungsdüse 7 befindlichen Sprühkegel 17 des Wassers.

An dieser Stelle erfolgt die hauptsächliche Erwärmung des Wassers. Eine weitere Erwärmung des Wassers erfolgt an den vom Dampf durchströmten Einbauten 10 und 13, so daß das Wasser praktisch auf Sättigungstemperatur erhitzt wird und somit seine Löslichkeit an Gasen sehr klein ist.

Ein Nebendampfstrom 20 umströmt die Außenseiten der Einbauten 10 und 13 im Gegenstrom zum Wasser und bewirkt dadurch, daß die aus dem Wasser austretenden Gase fortgespült werden, so daß der Partialdruck der Gase im Dampf klein und damit ihre Löslichkeit im Wasser gering bleibt. Diese vorteilhafte Wirkung wird dadurch verstärkt, daß die mit den Wassertropfen in Berührung kommende Dampfmenge, also die Größe des Nebendampfstromes 20, in Richtung der Dampfströmung ständig vermehrt wird, womit die Konzentration und somit der

ίο Partialdruck des Gases im Dampf tiefgehalten wird. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, strömt nach dem Einbau 13 ein weiterer Nebendampfstrom 20 nach außen in die Wasserströmung, ebenso nach dem Einbau 10. Der Nebendampfstrom 20 ist also im Außenbereich des Einbaus 13, wo im Wasser nur noch wenig Gas enthalten ist, am geringsten. Im Außenbereich des Einbaus 10 ist der Nebendampfstrom 20 bereits größer und im Bereich des Sprühkegels 17 unterhalb der Zerstäubungsdüse 7, wo das Wasser noch nicht

so vom Gas befreit ist, am größten. Im Bereich des Sprühkegels 17 vereinigt sich der Hauptdampfstrom 19' mit dem Nebendampfstrom 20, so daß an dieser Stelle der ganze Dampfstrom zur Erwärmung des versprühten Wassers zur Verfügung steht.

Zum Absaugen des mit nichtkondensierbarem Gas angereichterten Dampfes ist die zuoberst in der Nähe der Zerstäubungsdüse 7 angeordnete Dampfabsaugung 8 vorgesehen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Entgasen von Kesselspeisewasser mit einem auf einen Speisewasserbehälter aufgesetzten zylindrischen Mantel, der koaxial zur Mantelachse angeordnete, mit zentralen Durchlässen versehene Einbauten enthält, und mit einer im unteren Teil des Mantels vorgesehenen Dampfeinführung, von der der Heizdampf teils durch die Durchlässe und teils durch das herabrieselnde versprühte Wasser nach oben zu einer Dampfabsaugung strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten aus einem am Mantel (3) angebrachten konischen Kragen (9) sowie mindestens einem mit einem weiteren konischen Kragen (11) versehenen zylindrischen Einbau (10) und einem anschließenden, am Mantel (3) befestigten ringförmigen Einbau (12) bestehen, derart, daß der Sprühkegel (17) zuerst auf den Mantel (3) trifft, durch den Kragen

(9) nach innen umgelenkt wird, entlang der Außenseite des zylindrischen Einbaus (10) strömt, durch den Kragen (11) wieder nach außen gegen den Mantel (3) gelenkt und über den Einbau (12) als Wasserschleier in den Speisewasserbehälter

(1) geleitet wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zylindrische Einbauten (10,13) hintereinander angeordnet sind, wobei zwischen den Einbauten (10,13) ein axialer Ab-

stand vorgesehen ist, um den Übergang eines Teiles des Hauptdampfstromes (19') in den Nebendampfstrom (20) zu ermöglichen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der gegen die Ober-

fläche des im Speisewasserbehälter (1) befindlichen Speisewassers (2) gerichteten Dampfeinführung (14) und der Oberfläche des Speisewassers (2) eine Prallplatte (15) liegt.

TiarTM 1 Platt