DE19728819A1

DE19728819A1 - Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder Flüssigkeitsmengen aus Gas- und Flüssigkeitsströmen

Info

Publication number: DE19728819A1
Application number: DE1997128819
Authority: DE
Inventors: Karl-August Jacob
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-05
Filing date: 1997-07-05
Publication date: 1999-02-04

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder Flüssigkeitsmengen aus Gas- und Flüssigkeitsströmen an Dampferzeugern und mit diesen verbundenen Anlagen, wobei in einer Wärmetauschkammer, in der sich von Kühlwasser durchströmte Rohrschlangen befinden, Dampf aus Abschwadungen kondensiert und das Kondensat im unteren Bereich der Wärmetauschkammer abgeführt wird.

Zum Betreiben von Dampferzeugern, z. B. von Dampfkesseln ist, es erfor derlich, daß das hierzu verwendete Speisewasser mit Hilfe einer Druckent gasung weitgehend von Sauerstoff und Kohlendioxid gereinigt wird. Hierzu werden erhebliche Mengen an Energie und Wasser benötigt. Das Wasser wird dabei auf etwa 103°C erhitzt und am höchsten Punkt des Druckentga sungsbehälters schwadet bei der sogenannten adiabatische Nachverdamp fung kontinuierlich ein Gemisch aus Wasserdampf, Sauerstoff und Kohlendioxid ab.

Im Stand der Technik ist es bekannt, die austretenden Abschwadungen zu nutzen indem der Dampf einer Wärmetauschkammer zugeführt wird, in der diese Abschwadungen kondensieren, wobei ein Teil der Wärme genutzt wird. Damit kann zwar eine gewisse Energieeinsparung erreicht werden, das kondensierte und noch warme Wasser wird jedoch ungenutzt abgeleitet, so daß noch eine erhebliche Energie- und Wassermenge für die Druckentga sung erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine hohe Energie- und Wassereinsparung beim Betrieb von Hochdruckdampfkesselanlagen erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung die Aufgabe mit den in den Patentan sprüchen angegebenen Merkmalen.

Nach der erfindungsgemäßen Lehre wird der in Form von Abschwadungen aus dem Druckentgasungsbehälter austretende Dampf in einer Wärme tauschkammer unter starker Verwirbelung kondensiert, wobei er nach unten geführt wird und die infolge der Erhitzung aus dem Wasser ausgetretenen Gase nach oben zurückströmen. Das Kondensat wird dabei in einem geschlossenen System gehalten und dem Speisewasser für die Druckentga sung unmittelbar wieder zugeführt, ohne daß es mit der Luft in Kontakt kommt. Die Druckentgasung für das Kondensat benötigt deshalb bedeutend weniger Energie.

Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, daß auf die Wärmetauschkammer ein zusätzlicher Kondensor aufgesetzt wird, in dessen Rohrschlangen kaltes Wasser mit einer Temperatur von beispielsweise 10°C eingeleitet wird. In diesem zusätzlichen Kondensor wird das aus dem Wärmetauscher ausströmenden Gemisch aus Dampf und den Gasen O₂ und CO₂ stark abgekühlt, so daß hier ein Unterdruck entsteht, wodurch die sich im oberem Bereich der Wärmetauschkammer befindenden Gase zusätzlich nach oben gesaugt werden und in die Atmosphäre ausströmen können. Vor und nach dem zusätzlichen Kondensor ist jeweils noch eine einseitig wirkende Verriegelung angebracht, so daß auch bei einem innerem Unter druck keine Luft in das System zurückströmen kann.

Dabei verhindert die nach dem zusätzlichen Kondensor angebrachte Verrie gelung das Eindringen von Luft von außen in das System, während die Verriegelung zwischen Wärmetauschkammer und Kondensor verhindert, daß bei einem in der Wärmetauschkammer auftretendem Unterdruck die sich im Kondensor befindenden Gase in die Wärmetauschkammer zurückströmen können und dadurch die Wirksamkeit der Entgasung verringern würden.

Eine weitere einseitig wirkende Verriegelung ist im Gasaustrittsrohr, durch das die Gase aus der Hülse in den Kondensor geleitet werden, angeordnet. Damit wird ein Rückströmen des Gas-Dampf-Gemisches aus dem Konden sor in die Wärmetauschkammer auch beim Abpumpen des Kondensates aus der Wärmetauschkammer, wodurch in der Hülse ein Unterdruck auftritt, verhindert.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine hohe Energie- und Wassereinsparung aus. Gleichzeitig gelingt eine starke Verbesserung der Entgasung um mehrere Zehnerpotenzen. Durch Versuche an bestehenden Kraftwerksanla gen konnte nachgewiesen werden, daß das aus diesem System austretende Speisewasser lediglich 32 micro-g Sauerstoff pro Liter aufweist, während bei den bekannten Einrichtungen zur Druckentgasung das Speisewasser noch 15 bis 30 mg Sauerstoff enthält.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anord nung in der Grundvariante,

Fig. 2 eine Anordnung mit zusätzlichem Kondensor und

Fig. 3 ein Flußdiagramm des Wärme- und Flüssigkeitsrückgewin nungsprozesses.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besteht aus einer Wärmetauschkam mer 1, in der innerhalb der Rohrschlangen 2 eine Hülse 4 angeordnet ist, die unten geöffnet ist oben mit einem Deckel verschlossen ist, der eine kleine Öffnung aufweist, die mit einem nach oben gerichteten Gasaustrittsrohr 5 versehen ist. Der im oberen Bereich der Wärmetauschkammer 1 eintretende Dampf wird dabei mit starker Umwirbelung außerhalb der Hülse 4 an den vom Kühlwasser durchströmten Rohrschlagen 2 vorbei nach unten geführt, wobei die im Dampf enthaltenen O₂- und CO₂-Gase nach oben entweichen können, der Dampf kondensiert und das Kondensat 3 wird im unterem Bereich der Wärmetauschkammer 1 gesammelt. Das Kondensat 3 wird über ein Ablaufrohr 6 abgeführt, das von unten in die Flüssigkeit ragt. Die Höhe des Flüssigkeitsstandes wird dabei mit einer hier nicht dargestellten Füllstandsregeleinrichtung so geregelt, daß die Öffnung des Abflußrohres 6 immer unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche bleibt. Das Abflußrohr 6 ist mit einer einseitig wirkenden Verriegelung 7.1 versehen, um das Zurückströmen des Kondensates 3 verhindert, das aus der Flüssigkeit entweichende Gasge misch kann durch das Gasaustrittsrohr 5 entweichen. Die am oberen Ende des Gasaustriftsrohres 5 angeordnete einseitig wirkende Verriegelung 7.2 verhindert das Rückströmen der Gase in die Wärmetauschkammer 1.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist an der höchsten Stelle der Wärmetauschkammer ein zusätzlicher Wärmetauscher 10 angebracht, der mit zwei einseitig wirkenden Verriegelungen 7.2, 7.3 versehen ist, die an seinem Eingang und Ausgang angeordnet sind. Dieser zusätzliche Wärme tauscher 10 bildet die kälteste Stelle im System, so daß dort ein starker Unterdruck auftritt und das Gasgemisch, das die auszusondernden Gase CO₂ und O₂ enthält, aus der Wärmetauschkammer 1 in den zusätzlichen Wärme tauscher 10 gesaugt werden.

Fig. 3 erläutert den Energie- und Materialfluß der erfindungsgemäßen Energie- und Flüssigkeitsrückgewinnung beim Betreiben einer Dampfkes selanlage. Die aus dem Speisewasserbehälter 11 bei der Druckentgasung austretenden Abschwadungen werden der Wärmetauschkammer 1 zugeführt. Aus dem durch die Wärmetauschkammer 1 verlaufenden Kühlwasserstrom kann die dort aufgenommene Wärmeenergie in das Zusetzwasser für die Druckentgasung oder in eine Fernwärmetrasse einge speist werden. Das aus der Wärmetauschkammer 1 austretende, nur wenig abgekühlte und stark entgaste Kondensat wird direkt dem Druckentgasungs behälter 11 zugeführt. Damit gelingt es, Wärme und Wasser aus den Abschwadungen dem Prozeß wieder zuzuführen und somit die bei den bekannten Verfahren auftretenden Wärme- und Wasserverluste, die durch die Abkühlung dieses Mediums und durch die dort erforderliche Zuführung von Zusetzwasser für die Druckentgasung verursacht werden, fast vollstän dig zu vermeiden.

Bezugszeichenliste

1

Wärmetauschkammer

2

Rohrschlangen

3

Kondensat

4

Hülse

5

Gasaustrittsrohr

6

Abflußrohr

7

einseitig wirkende Verriegelung

8

Kühlwasserzulauf

9

Kühlwasserablauf

10

Zusatzwärmetauscher

11

Druckentgasungsbehälter

12

Pumpe

Claims

1. Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder Flüssigkeitsmengen aus Gas- und Flüssigkeitsströmen an Dampferzeugern und mit diesen verbunde nen Anlagen, wobei in einer Wärmetauschkammer (1), in der sich Rohrschlangen (2) befinden, Dampf aus Abschwadungen kondensiert und das Kondensat im unteren Bereich der Wärmetauschkammer (1) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf im oberen Bereich der Wärmetauschkammer (1) eingeleitet und unter starker Verwirbelung kondensiert, dabei von Gasen getrennt wird, und in einem ersten Strom nach unten geführt wird, und die aus dem Kondensat austretenden Gase in einem nach oben verlaufenden Gasstrom aus der Wärmetauschkammer (1) heraus geführt werden und die aus dem Kondensat austretenden Gase zusätzlich in einem getrenntem, zweiten Gasstrom noch oben geführt werden und daß die Gasströme jeweils mit einseitig wirkenden Verriegelungen (7.2) am Rückstrom in die Wärmetauschkammer gehindert werden und daß das Kondensat (3) über eine Abflußleitung, deren Eingang sich ständig unter der Flüssigkeitsoberfläche des Kondensates (3) befindet, und die Mittel enthält zur Verhinderung des Rückströmens, aus der Wärmetauschkammer (1) geleitet und unmittelbar dem Druckentgasungsbehälter zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konden sat im unterem Bereich der Wärmetauschkammer (1) auf eine vorgegebene Füllstandshöhe eingeregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Wärmetauschkammer (1) austretende Gemisch aus Dampftesten und Gasen einem zusätzlichen, kleineren Wärmetauscher (10), der sich oberhalb der Wärmetauschkammer (1) befindet und der am Eingang und am Ausgang mit einer einseitig wirkenden Verriegelung (7.2, 7.3) versehen ist, zugeführt wird.