DE2156141A1 - Vielfach-Verdampfer für eine Wasserentsalz ungsanlage - Google Patents

Description

" Vielfach-Verdampfer für eine Wasserentsalzungsanlage "

Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 20 18 079.4)

Priorität: 12. November 1970, Italien, Nr. 31 629-A/7O

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vielfachverdampfer für eine Wasserentsalzungsanlage, insbesondere

einen Vielfach-Entspannungsverdampfer gemäß Patent

(Patentanmeldung P 20 18 079.4).

Das Hauptpatent . ... ... (Patentanmelduna P 20 18 079.4)

betrifft einen Vielfach-Verdampfer mit Expansionsentspannung, der ein fortlaufendes, längliches, horizontal angeordnetes, rohrförmiges Gehäuse mit vertikalen Längsscheidewänden, die das Gehäuse in eine zentrale Verdampfungszone und zwei seitliche, mit der Verdampfungszone kommunizierende Kondensationszonen aufteilen, eine Anzahl von vertikalen Querscheidewänden, die das Gehäuse in eine Folge von durch Uberströmöffnunaen für Uar>ser verbundene Verdampfungskammer*! aufteilen, und je einen

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Rohrbündel-Wärineaustauscher, der sich jeweils länas der zugehörigen Kondensationszone erstreckt, aufweist.

Es hat sich nun herausgestellt, daß die Leistungsfähigkeit des Verdampfers gemäß der Hauptanmeldung um mindestens 60 % erhöht werden kann, wenn dem Gehäuse ein bestimmtes Querschnittsprofil gegeben wird und die vom Gehäuse umschlossenen Teile zweckmäßig angeordnet v/erden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Vielfach-Entspannungsverdampfer ausgehend von der Zusatzanmeldung ™ P 20 18 079.4 folgende kennzeichnende Merkmale auf:

- Das Gehäuse ist im Querprofil symmetrisch um eine vertikale Hittelachse angeordnet, wobei der zu beiden Seiten der Mittelachse liegende Teil des Profils insgesamt die Form einer Ellipse hat, deren Hauptachse rechtwinklig an einem Ende stumpf ist, dabei v/eicht das Profil von der elliptischen Krümmung in einer Zone ab, die an der Unterseite des Gehäuses von einem etwa unter dem Mittelpunkt der Ellipse liegenden Punkt bis zur Mittelachse reicht und deren Krümmung kreisförmig ist;

- die Längsscheidewände sind durch ein Dach verbunden und bilden dadurch eine längliche, umgekehrt U-förmige Schale, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und sich über dessen Länge hinweg erstreckt und deren Unterkanten abdichtend mit dem Gehäuse verbunden sind, so daß die Schale als Boden einen mittleren Bereich des Gehäuses umfaßt, während das Dach bzw. dia Oberseite im mittleren Bereich insgesamt flach und an den an die LSngsacheidewände angrenzenden Rändern gekrümmt ist, und wobei das Dach auf dcis Gehäuse abdichtend an der Verbindungsstelle ai^.f trifft, m. Cc? die

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- 3 elliptisch geformten Zonen des Gehäuses zusammentreffen;

— in der Oberseite der Schale sind Tropfenabfangfilter aufgenommen, die die Strömung von Dampf aus jeder der Verdampfungskammern in beide Kondensationskammern erlauben ;

- u.m den Seewasserspiegel in jeder Verdampfungskammer mindestens so hoch zu halten, daß kein Dampf in die angrenzenden Kammern geblasen werden kann, kann der Verdampfer gemäß der Erfindung ferner mehrere Stauwände umfassen, die vertikal innerhalb der Schale auf dem Boden derselben angeordnet sind und sich jeweils quer zur Scha"¹ α erstrecken und innerhalb einer Verdampfungskammer etwa in der Mitte zwischen den Querscheidewänden angeordnet sind, wobei die Oberkante der Stauwände höher liegt als die Oberkante der die Wasserströmung erlaubenden DurchgangsÖffnungen in den Querscheidewänden, damit der Flüssigkeitsspiegel oberhalb der Oberkante dieser Öffnungen gehalten werden kann.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische, teilweise aufgeschnitten dargestellte Ansicht eines Vielfaeh-Entspannungsverdampfers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine vergrößerte, schem_atische Ansicht eines Teils aus Fig. 2{

Fig. 4 ist ein teilweiser Längsschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2.

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Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist der Aufbau des Vielfach-Entspannungsverdampfers gemäß der vorliegenden Erfindung im Querprofil symmetrisch um eine vertikale Mittelachse A angeordnet. Der Verdampfer umfaßt ein kontinuierliches, insgesamt horizontales, sich in Längsrichtung erstreckendes, rohrförmiges Gehäuse 1, welches mittels hier nicht gezeigter, bekannter Stützeinrichtungen auf einer ebenen Fläche abgestützt ist. Wie Fig. 3 im einzelnen zeigt, hat das Profil des Gehäuses 1 zu jeder Seite der Achse A insgesamt die Form einer Ellipse mit einem durch die Mittelachse A bedingten Stumpf an einem Ende. Das Verhältnis zwischen der Hauptachse M der Ellipse und der Nebenachse m der Ellipse liegt vorzugsweise im Bereich von 1,4s1 tic ".,6:1. Das Profil des Gehäuses 1 weicht von der elliptischen Krümmung in einer Zone B ab, die an der Unterseite des Gehäuses 1 von einem unterhalb des Mittelpunktes der Ellipse liegenden Punkt C zu einem Punkt D auf der Mittelachse A reicht. Die Zone B ist insgesamt kreisförmig, und der Bogen CD beschreibt vorzugsweise einen Winkel im Bereich von 13° bis 18°.

Wie Fig. 1 und 2 zeigen, ist innerhalb des Gehäuses 1 und über die Länge desselben hinweg eine umgekehrt U-förmige Schale 2 angeordnet, die aus Seitenwänden 3 und 4 und einer flachen Oberseite bzw. einem Flachdach 5 zusammengesetzt ist, welches an den in die Seitenwände 3 und 4 übergehenden Rändern 6 bzw. 7 gekrümmt ist. Die Unterkanten 8 und 9 der Seitenwände 3 und 4 sind abdichtend mit dem mittleren Bereich der Bodenfläche 10 des Gehäuses 1 verbunden, so daß dieser Bereich den Boden der "Schale 2 bildet. Die Oberseite 5 der Schale 2 trifft auf das Gehäuse 1 abdichtend an der Verbindungsstelle J auf, die die elliptisch gestalteten oberen Zonen 11 und 11' des Gehäuses 1 verbindet. Zwei vertikale Trennwände 12 und 13 mit je zwei Durchgangsöffnungen 12a, 12b und 13a, 13to und Endwände 17 und 18 unterteilen das Innere der Sehale 2 in drei Verdampferkammern 14, 15 und 16, von denen

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jede Kammer eine Aufnahmestufe für Speisewasser? und auch eine Verdampfungsstufe bildet. An die Schale 2 ist eine hier nicht gezeigte Heizvorrichtung für Meerwasser angeschlossen. Verbindungen zwischen dieser Heizvorrichtung und einem Einlaß. 19 für reines Meerwasser in der Endwand 17 sind gleichfalls in den Zeichnungen nicht dargestellt» In der Stirnwand 18 befindet sich ein Auslaß 20 zur Abgabe des reinen.Meerwassers, welches auf seinem Strömungsweg durch die Verdampfungskammern 14, 15 und 16 nicht verdampft wurde*

In jeder der Verdampfungskammern 14» 15 und 16 ist eine Stauwand 21 vertikal angeordnet und erstreckt sich in Querrichtung der Schale 2. Wie Fig. 4 zeigt, liegen die Oberkanten 21' der Stauwände 21 oberhalb der oberen Ränder der Durchgangsöffnungen 12a, 12b, 13a und 13b» um den Meerwasserspiegel in jeder Kammer auf einer Mindesthöhe zu halten, die ausreicht, um zu verhindern, daß Dampf durch die Durchgangsöffnungen zwischen aneinander angrenzende Kammern hindurchgeblasen wird, während aber noch eine Strömung des zu verdampfenden Meerwassers möglich ist.

Um die Strömung des zu verdampfenden Meerwassers durch die Verdampfungskammern und den Spiegel des Meerwassers in den Kammern zu regulieren, können die Durchgangsöffnungen 12a, 12b, 13a und 13b mit wahlweise verstellbaren, variierbaren Einrichtungen zur Einengung versehen sein (beispielsweise einem schleusentorartigen Ventil).

In der Oberseite 5 der Schale 2 sind sich in Längsrichtung erstreckende Öffnungen 22 vorgesehen, in denen horizontale Tropfenabfangfilter 23 aufgenommen sind, welche zwar die Strömung von Dampf erlauben, aber die von dem Dämpfen mitgerissenen Tröpfchen abfangen, so daß diese in die Verdampfungskammer zurücktropfen.

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Die AuBenwandflachen der Schale 2 und die Innenwandflächen dös Gehäuses 1 umgrenzen seitliche Kondensationskamatrn 24» 24a, 24b und 25» 25a und 25b. Innerhall) dieser Kondensat ionskammern Bind Wärmeaustauscher 26 und 27 mit einer Vielzahl von Kondensationsrohren 29 angeordnet» die sich über die länge der Kondensationskammern hinweg erstrecken. An die Kondensationskammern sind hier nicht gezeigte, bekannte Abzugseinrichtungen für das Destillat angeschlossen, um destilliertes Wasser aus den Kammern abzugeben,

"Reines Meerwasser wird in den Kondensationsrohrein-P laß 30 der Verdampfungskammer 16 eingeführt, welche auf dem niedrigsten Druck und der niedrigsten leaptratur gehalten ist. Dieses Meerwasser wird dadurch vorerwärmt, daß es das Kondensationsmittel bildet, welches durch die Kondensations— rohre 29 fließt, nacheinander die Verdampfungskammem 16, 15 und 14 durchströmt und schließlich den Kondensationsrohrauslaß 31 der Kammer 14 verläßt, die die höchste Temperatur und den höchsten Druck hat. Das teilweise vorerwärmte Meerwasser läuft dann durch die hier nicht gezeigte Heizvorrichtung, in der es auf die gewünschte temperatur erhitzt wird. Das vollkommen erhitzte Meerwasser wird dann in den Aufnahmeabschnitt für Speisewasser der Kammer 14 eingefüllt, um fc den Entsalzungsprozeß zu beginnen. In der Verdampfungskammer 14 geht ein bestimmter Anteil des Wassers in Dampf über, der auf steigt und durch die Tropfenabfangfilter 23 in die Kondensationskammern 24 und 25 gelangt, wie die Pfeile in Fig. 2 zeigen. Die Filter 23 fangen Tropfen nicht-verdampften Meerwaasers ab, welche in die Kondensationskammer 14 zurücktropfen, so daß jegliche Verschmutzung des in den Kondensationskammern 24 und 25 enthaltenen kondensierten Dampfes 33 verhindert wird. Die elliptisch gestalteten Zonen 11 und 11' an der Oberseite des Gehäuses 1 verhindern eine Ablagerung des destillierten Dampfes im oberen Bereich des Gehäuses 1. Wenn destillierter Dampf mit den Wärmeaustauschern 26 und 27

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innerhalb der Kondensationskammern 24 und 25 in Berührung tritt, gibt er eine gewisse Wärmemenge an das in den Kondensationsrohren 29 fließende rohe Meerwasser ab, und dann kondensiert sich der destillierte Dampf und sammelt sich am unteren Bereich der Kondensationskammern 24 und 25· Das reine Meerwasser, welches in der ersten Verdampfungskammer 14 nicht destilliert würde, strömt kontinuierlich durch die DurchgangsÖffnungen 12a und 12b in die nächste Verdampfungskammer 15, d.h. es fließt in entgegengesetzter Richtung zu dem in den Kondensationsrohren 29 vccerwärmten Meerwasser. In der Verdampfungskammer 15 geht derselbe Vorgang vor sich wie in der Verdampfungskammer 14. Allerdings hat das in die Verdampfungskammer 15 eintretende Meerwasser eine niedrigere Temperatur als das Meerwasser in der Kamin er 14, und auch der Druck in der Kammer 15 ist entsprechend niedriger. Dann fließt das Meerwasser kontinuierlich durch die Verdampfungskammern 14» 15» 16 mit fortschreitend abnehmender Temperatur und ebenso abnehmendem Druck und verläßt schließlich die Kammer bei niedrigster Temperatur und niedrigstem Druck. Das Destillat 33 wird aus den Kondensationskammern 24» 24a, 24b, 25, 25a und 25b durch eine hier nicht gezeigte bekannte Destillatabzugseinrichtung abgeführt.

Der Verdampfer gemäß der Erfindung ist zum Erzielen hoher Abgabeleistungen besser geeignet als bekannte Verdampfer und ergibt beispielsweise Destillationsprodukte von 500 m /h und mehr. Außerdem werden mit der Erfindung ein bedeutend geringeres Gewicht und erheblich kleinere Gesaratabmessungen des Verdampfers erreicht. Ferner führt die besondere Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu weniger starker Korrosion, da sich keine Staubereiche für nicht zu kondensierende Stoffe bilden und keine scharfen Ecken vorhanden sind. Die ausgesprochen symmetrische Anordnung erlaubt außerdem eine bessere Spannungsverteilung, βο daß entsprechend die Beanspruchung geringer ist.

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Claims (4)

2156U1 -B-Patentansprüche

1. Vielfach-Entspannungsverdampfer zum Destillieren von Meerwasser und dergl. in mehreren, mehrstufigen, insgesamt horizontal angeordneten, in Reihe geschalteten, einander benachbarten Verdampfungskammern, bei dem das zu verdampfende Speisewasser kontinuierlich durch hintereinandergeschaltete Stufen mit fortschreitend niedrigerem Druck fließt, nach Patent (Patentanmeldung P 20 18 079.4), gekennzeichnet durch ein kontinuierliches, längliches, insgesamt horizontal angeordnetes, rohrförmiges Gehäuse (1), welches im Querprofil symmetrisch um eine vertikale Mittelachse angeordnet ist, wobei die zu beiden Seiten der Mittelachse liegenden Teile des Profils insgesamt die Gestalt einer Ellipse haben, deren Hauptachse rechtwinklig zur Mittelachse verläuft und die aufgrund der Mittelachse nach einem Ende hin abgestumpft ist, wobei das Profil von der elliptischen Krümmung in einer Zone abweicht, die an der Unterseite des Gehäuses von einem etwa unterhalb des Mittelpunkts der Ellipse liegenden Punkt zur Mittelachse reicht und in der die Krümmung kreisförmig ist; eine längliche, umgekehrt U-förmige Schale (2), die innerhalb des Gehäuses anist
geordnet /Und sich über die Länge desselben hinweg erstreckt und deren untere Kanten (8,9) abdichtend mit dem Boden (10) des Gehäuses derartig verbunden sind, daß ein mittlerer Bereich des Gehäuses den Boden der Schale bildet, die aus zwei vertikalen Seitenwänden (3>4) und einer Oberseite (5) besteht, welche in ihrem mittleren Bereich insgesamt flach und an den an die Seitenwände angrenzenden Sandern (6,7) gekrümmt ist- und an der die elliptisch gestalteten Zonen (11,11^f) des Gehäuses vereinigenden Verbindungsstelle (J) abdichtend auf das Gehäuse trifft; mehrere QuerScheidewände (12,13), die vertikal innerhalb des Gehäuses und im Abstand voneinander angeordnet sind und die Schale in mehrere Verdampfungskam-

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mern (14,15,16) unterteilen, von denen die Kammer (14) eine Einlaßleitung (19) und die Kammer (16) eine Auslaßleitung (20) für das zu verdampfende Speisewasser auf v/eist, wobei in den Scheidewänden Durchgangsöffnungen (12a,12b,13a,13b) ausgebildet sind, die die Strömung des zu verdampfenden Wassers von einer Kammer in die benachbarte, einen Niedrigeren Druck aufweisende Verdampfungskammer erlauben, und wobei die Innenfläche des Gehäuses und die Außenfläche der Schale getrennte Kondensätionskammern (24,24a,24b,25,25a,25b) begrenzen, welche sich längs der Verdampfungskammern erstrecken; Tropfenabfangfilter (23) , die in der Oberseite der Schale aufgenommen sind und die Strömung von Dampf aus jeder der Verdampfungskammern in die daran angeschlossenen Kondensationskammern ermöglichen? und durch Wärmeaustauscher (26,27) , die innerhalb der KoirJonsationskammern angeordnet sind und sich über die Länge derselben hinwegerstrecken.

2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Hauptachse und der Nebenachse der Ellipse im Bereich von 1,4:1 bis 1,6:1 liegt.

3. Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der kreisförmigen Krümmung beschriebene Winkel im Bereich von 13° bis 18° liegt.

4. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stauwände (21) vertikal innerhalb der Schale auf dem Boden derselben angeordnet sind und sich quer zur Schale erstrecken, und daß jede Stauwand innerhalb einer Verdampfungskammer etwa in der Mitte zwischen den Querscheidewänden angeordnet ist, und daß die Oberkante (21') der Stauwände höher liegt als der obere Rand der Durchgangsöffnungen (12a,12b,13a,13b) in den QuerScheidewänden, so daß der Flüssigkeitsspiegel oberhalb des oberen Randes der Durchgangsöffnungen gehalten ist.

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