DE19711126C1

DE19711126C1 - Vorrichtung zur Verdampfung von verunreinigten Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE19711126C1
Application number: DE1997111126
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Hoefler
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: H(PFEIL ABWAERTS)2(PFEIL ABWAERTS)O GMBH, 79650 SC
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2017-03-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdampfung von verunreinigten Flüssigkeiten, insbesondere verschmutzter Industrieabwässer und Lösemittel mit einem Verdampfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine gattungsbildende Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 44 09 059 C bekannt. Diese weist einen Verdampfer auf, der aus einem nach einer Seite hin offenen Gehäuse besteht, in das liegend ein Wärmetauscher in Form mindestens eines Rohrbündels angeordnet ist. Der Dampf, der durch das liegende Rohrbündel geleitet wird, wird über Anschlüsse zu- bzw. abgeführt, die am mit dem Rohrbündel verbundenen Deckel des Verdampfergehäuses angeordnet sind. Das Verdampfergehäuse weist im Mantelbereich Anschlüsse für die Zu- bzw. Abfuhr der Schmutzware auf. Für den stationären Betriebszustand wird der Füllstand der Schmutzware im Verdampfergehäuse so eingeregelt, daß das Rohrbündel vollständig mit Schmutzware umspült ist.

Nachteilig bei dieser bekannten Konstruktion ist, daß bei zu niedrigem Füllstand die obenliegenden Rohre des Rohrbündels nicht mehr von Schmutzware umspült sind. Da diese aber weiterhin von innen mit Dampf beaufschlagt sind, führt dies lokal zu Überhitzungen und zu starken Verkrustungen des noch anhaftenden Flüssigkeitsfilms. Von weiterem Nachteil ist, daß das Rohrbündel von außen nur schwierig gereinigt werden kann, da sich durch den Versatz der im Rohrbündel innenliegenden Rohre ein so geringer Zwischenraum ergibt, daß man beispielsweise mit einer Bürste diese Rohre nicht mehr erreichen kann. Eine Reinigung ist dann nur mittels Chemikalien möglich, was zusätzlich Kosten verursacht und wofür eine entsprechende Anlage vorhanden sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verdampfung von verunreinigten Flüssigkeiten, insbesondere verschmutzter Industrieabwässer und Lösemittel anzugeben, mit der eine höhere Aufkonzentration erreichbar und die einfacher zu reinigen ist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist der Wärmetauscher als waagerecht eingeschobene kastenartige Wärmetauscherbox in Form eines geschlossenen langgestreckten Gehäuses ausgebildet. Die Außenkontur der Wärmetauscherbox ist der Innenkontur des Verdampferflansches angepaßt. Die Wärmetauscherbox weist eine Vielzahl von im wesentlichen quer durch das Gehäuse sich erstreckender von Schmutzware durchströmter Rohre auf. Vorzugsweise sind die Rohre senkrecht und parallel zueinander angeordnet. Sie können aber auch einen Winkel bis zu 30° von der Senkrechten sowohl in der Längsachse als auch in der Querachse aufweisen. Die Wärmetauscherbox weist eine Ober- und Unterplatte auf, die vorzugsweise eben sind und parallel zueinander liegen. Eine nichtparallele Anordnung von Ober- und Unterplatte sowie eine dachartige Ausbildung sind ebenso möglich. Der die Ober- und Unterplatte verbindende Mantelabschnitt ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, er kann aber auch oval oder elliptisch sein. Die Enden der Rohre sind im Mantel dicht eingeschweißt. Vorteilhaft ist, daß eine mechanische Reinigung der mit Schmutzware beaufschlagten Rohre leicht möglich ist, da von beiden Seiten her die Innenfläche des jeweiligen Rohres leicht zugänglich ist. Von weiterem Vorteil ist die Führung des Dampfes, die so erfolgt, daß der Dampf von oben in die Wärmetauscherbox eintritt, in Längsrichtung des Gehäuses weitergeführt wird und dabei quer die Rohre umströmt. Das am anderen Ende der Wärmetauscherbox gebildete Destillat fließt über eine auf der Unterseite der Wärmetauscherbox angeordneten Rückführleitung ab. Alternativ kann die eine große Rückführleitung auch auf zwei parallel liegende Rückführleitungen aufgeteilt werden. Dies schafft Platz in Richtung der Rohre, so daß diese länger ausgeführt werden können. Durch die nach unten gerichtete Dampf-Eintrittsströmung werden die unteren Bereiche der Rohre mit überhitztem Dampf beaufschlagt. Dies begünstigt eine natürliche Strömung der Schmutzware von unten nach oben durch die Rohre. Diese nach oben gerichtete Strömung in den Rohren sorgt dafür, daß die Rohre immer mit Flüssigkeit in Berührung kommen, auch bei deutlicher Unterschreitung des Füllniveaus während der Nachkonzentration. Dadurch läßt sich die Schmutzware wesentlich weiter aufkonzentrieren, so daß der Wirkungsgrad entsprechend gesteigert werden kann bzw. mit einem kleineren Bauvolumen die gleiche Leistung erreichbar ist.

Das innen zur Verfügung stehende Volumen des Verdampfergehäuses kann dann optimal ausgenutzt werden, wenn die Wärmetauscherbox und damit auch der Verdampferflansch rechteckig oder quadratisch ausgeführt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Berohrung der Wärmetauscherbox bis in den Randbereich erfolgen und somit die Wärmetauscherfläche vergrößert werden kann.

In der Zeichnung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt in Richtung A-A in Fig. 2

Fig. 2 einen Querschnitt in Richtung B-B in Fig. 1

Fig. 3 eine Draufsicht in Richtung Y in Fig. 1

Fig. 4 eine Vorderansicht in Richtung X in Fig. 1

Fig. 5 wie Fig. 2, jedoch eine zweite Ausführungsform

Fig. 6 wie Fig. 3, jedoch eine zweite Ausführungsform.

In den Fig. 1-4 ist in zwei Schnitten sowie in zwei Ansichten eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Verdampfervorrichtung dargestellt. Diese Vorrichtung besteht aus einer Wärmetauscherbox mit einer ebenen Oberplatte 1 und einer parallel dazu liegenden ebenen Unterplatte 2. Ober- 1 und Unterplatte 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel mit je einem zylindrisch ausgebildeten Mantelabschnitt 3, 4 miteinander verbunden. Die sich dadurch ergebende Außenkontur ist der Innenkontur des hier nur skizziert dargestellten Verdampferflansches 5 angepaßt. Den hinteren Abschluß bildet ein im Querschnitt dachförmig ausgebildetes Bodenblech 6. Die Anschlußseite 7 der Wärmetauscherbox ist gleichzeitig als Deckel für den Verdampfer ausgebildet. Vorzugsweise sind alle einzelnen Blechbauteile durch Schweißnähte miteinander verbunden. Erfindungsgemäß erstrecken sich durch die Wärmetauscherbox eine Vielzahl von parallel liegenden Rohren 8, deren Enden in der Ober- 1 bzw. Unterplatte 2 dicht eingeschweißt sind.

Die Zuführung des Dampfes erfolgt über einen durch den Deckel 7 sich erstreckenden Stutzen 9. Dieser Stutzen 9 weist einen Zapfen 10 auf, an den mittels eines flexiblen Dampfschlauches ein hier nicht dargestelltes Zuführungsrohr befestigbar ist. In Fig. 2 ist gut zu erkennen, daß der Stutzen 9 mittels zweier Rohrbögen so an der Oberplatte 1 befestigt ist, daß die Mündung parallel zur Achse der Rohre 8 liegt. Dies bedeutet, daß der zugeführte Dampf zuerst von oben nach unten geleitet wird, so daß der untere Teil der Rohre 8 voll mit überhitztem Dampf beaufschlagt wird. Dies führt zu einer natürlichen Umwälzung, so daß die Schmutzware von unten nach oben durch die Rohre 8 strömt. In Fig. 2 ist dies durch Pfeile 11 kenntlich gemacht. Nach dem Eintritt des Dampfes in die Wärmetauscherbox strömt er in Längsrichtung weiter und umströmt dabei quer die die Wärmetauscherbox durchsetzenden Rohre 8. Am Ende der Wärmetauscherbox hat sich der Dampf so weit abgekühlt, daß er sich als Destillat niederschlägt. Zur Rückführung ist im Endbereich der Wärmetauscherbox ein Stutzen 12 an der Unterplatte 2 befestigt. Die Rückführung nach vorn zum Deckel 7 übernimmt eine parallel unter der Wärmetauscherbox angeordnete Leitung 13. Am Deckel 7 ist ein Anschlußnippel 14 vorgesehen, um eine hier nicht dargestellte Abführleitung anschließen zu können. Zur Erleichterung der Handhabung der Wärmetauscherbox sind am Deckel 7 zwei Handgriffe 15, 16 befestigt.

In den Fig. 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung dargestellt. Dabei sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 ist die Ober- 1 und Unterplatte 2 der Wärmetauscherbox durch einen senkrecht dazu stehenden Mantelabschnitt 20, 21 miteinander verbunden. Dies ist hier möglich, da die Innenkontur des Verdampferflansches 22 entsprechend ausgebildet ist. Der Vorteil ist, daß im Vergleich zu Fig. 3 statt 5 nunmehr 7 parallel liegende Reihen von Rohren 8 anordnenbar sind. Die beiden außen liegenden Reihen sind noch nicht einmal voll bestückt, so daß bei entsprechendem Leistungsbedarf diese Reihen noch aufgefüllt werden können. Bei Neuanlagen wird man im Hinblick auf eine möglichst hohe Leistung einen rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt des Verdampferflansches bzw. der Wärmetauscherbox vorziehen. Für vorhandene Anlagen hat aber die in den Fig. 1-4 dargestellte Ausführungsform den Vorteil, daß ohne einen Umbau in das vorhandene Verdampfergehäuse mit Verdampferflansch 5 eine erfindungsgemäß ausgebildete Wärmetauscherbox eingeschoben werden kann, um auf diese Weise die Aufkonzentration zu erhöhen.

Claims

1. Vorrichtung zur Verdampfung von verunreinigten Flüssigkeiten insbesondere verschmutzter Industrieabwässer und Lösemittel mit einem Verdampfer bestehend aus einem nach einer Seite hin offenen Gehäuse, das Anschlüsse für die Zu- und Abfuhr der Schmutzware aufweist und dessen offene Seite mit mindestens einem Deckel verschließbar ist, der mit Anschlüssen für die Zufuhr des Dampfes und die Abfuhr des Destillats versehen ist und mindestens einen durch die offene Seite des Gehäuses ein- und ausschiebbaren Wärmetauscher, der außenseitig von Schmutzware umspült ist und der innenseitig mit Dampf beaufschlagbar ist und dessen anschlußseitige Stirnseite mit dem Deckel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher als Wärmetauscherbox in Form eines geschlossenen langgestreckten Gehäuses ausgebildet ist, dessen Außenkontur der Innenkontur des Verdampferflansches (5, 22) angepaßt ist und das eine Vielzahl von im wesentlichen quer durch das Gehäuse sich erstreckender und von Schmutzware durchströmter Rohre (8) aufweist, deren jeweiliges Ende mit einem Mantelbereich (1, 2) der Wärmetauscherbox verbunden ist und der Anschluß (9, 10) für die Zufuhr des Dampfes bzw. Abfuhr (12) des Destillats an der Wärmetauscherbox so gewählt ist, daß der Dampf die Wärmetauscherbox zuerst in senkrechter Richtung und anschließend in Längsrichtung und quer zu den darin angeordneten Rohren (8) durchströmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherbox eine Ober- (1) und Unterplatte (2) aufweist, die durch ein nach außen gekrümmt geformten (3, 4) oder durch einen ebenen (20, 21) Mantelabschnitt miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- (1) und Unterplatte (2) eben sind und parallel zueinander liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterplatte im Querschnitt gesehen ein Dach bilden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4 dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelabschnitt (3, 4) zylindrisch ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelabschnitt oval oder elliptisch ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (8) senkrecht oder in einem Winkel bis zu 30° von der Senkrechten in der Wärmetauscherbox ausgerichtet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (9) für die Zufuhr des Dampfes an der Oberplatte (1) und der Stutzen (12) für die Abfuhr des Destillats am anderen Ende der Wärmetauscherbox an der Unterplatte (2) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Mündung des Anschlußstutzens (9) in etwa senkrecht zur Längsachse der Wärmetauscherbox liegt und die Abfuhr des Destillats über eine Rückführleitung (13) erfolgt, die mit dem Stutzen (12) für die Abfuhr des Destillats einerseits und mit dem Deckel (7) andererseits verbunden ist und parallel unterhalb der Wärmetauscherbox verläuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfuhr des Destillats über zwei parallel liegende Rückführleitungen erfolgt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die von Schmutzware durchströmten Rohre (8) in einer zur Längsachse der Wärmetauscherbox im wesentlichen parallel liegenden Reihe im Abstand zueinander angeordnet sind und die nächste im wesentlichen parallel dazu liegende Reihe von Rohren (8) einen Versatz aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (8) einer Reihe einen gleichen Abstand zueinander aufweisen und die nächste dazu liegende Reihe einen Versatz eines halben Abstandes aufweist.