DE2320159A1

DE2320159A1 - Mehrstufige verdampferanlage

Info

Publication number: DE2320159A1
Application number: DE2320159A
Authority: DE
Inventors: Allan Barker; Frank Chiltern Wood
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1972-04-21
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1973-10-31
Also published as: GB1434010A; JPS4917373A; US3871968A; IT1050462B; JPS5628562B2

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE ■ MÜNCHEN SO. MAUKRKIRCtIKRTTR. 49

19. April 1973

Anwaltsakte 23 786

United Kingdom Atomic Energy Authority London S.W.l / Gross-Britannien

Mehrstufige Verdampferanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstufige Verdampferanlage für die Verarbeitung von Flüssigkeiten, welche dazu neigen, auf den Flächen der Anlage, mit denen sie oder ihre Dämpfe in Berührung kommen, Kesselstein oder dergl. abzusetzten. Das Ansetzen von Kesselstein an den Flächen eines Verdampfers läßt sich bekanntlich dadurch vermeiden, daß die Anlage bei einer unter der Kesselstein-Bildungstemperatur der betreffenden Flüssigkeit

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liegenden Temperatur betrieben-wird ₃ welche je nach der Lös'ungskonzentration der Flüssigkeit verschieden ist, oder dadurch, daß'die Anlage in einem die Bildungstemperatur von Kesselstein einschließenden Temperaturbereich betrieben wird und. der Flüssigkeit kes-. selsteinhemmende Mittel zugesetzt werden. Die letztere der beiden Möglichkeiten ist gewöhnlich vorzuziehen, wenngleich hier die Wirtschaftlichkeit aufgrund der Kosten für die Zusatzmittel etwas beeinträchtigt ist.

Die Erfindung schafft eine mehrstufige Verdampferanlage, bei welcher die vorstehend erwähnte Beeinträchtigung der Wirtschaftlichkeit in verringertem Maße auftritt.

Gemäß der Erfindung enthält eine mehrstufige Verdampferanlage, welche^nit einer Speiseflüssigkeit und in einem Temperaturbereich betreibbar ist, innerhalb dessen die Möglichkeit der Kesselsteinbildung an den Verdampferflächen besteht, eine Leitungsanordnung zum Aufteilen der Speiseflüssigkeit in mehrere Ströme und zum Zuführen derselben zu Verdampferstufen, in denen verschiedene Temperaturen herrschen, sowie Einrichtungen für eine getrennte kesselsteinhemmende Behandlung der einzelnen Ströme in Abstimmung auf die in den betreffenden Stufen

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herrschenden Temperaturen. Die Leitungsanordnung teilt die Speiseflüssigkeit beispielsweise in zwei Ströme auf, von denen der eine solchen Stufen zugeleitet wird₃ in denen relativ niedere Temperaturen herrschen, so daß die kesselsteinhemmende Behandlung der beiden Ströme verschieden sein kann. Einer der Ströme wird nach einer geeigneten Behandlung zum Verhindern der Kesselsteinbildung bei hohen Temperaturen auf die maximale Speisetemperatur erhitzt, während der andere Strom nach einer Behandlung mit einem bei geringeren Temperaturen wirkenden kesselsteinhemmenden Zusatzmittel dem Speisewasserstrom an einer Stufe mit entsprechend niedrigeiirTemperatur zugeführt wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die mehrstufige Verdampferanlage ein Mehrfachverdampfer mit einer Anzahl von mit fortlaufend verringerten-Temperaturen und Drücken arbeitenden Verdampferstufen, durch welche hindurch die Speiseflüssigkeit geleitet wird, mit einem Beheizungsabschnitt zum Erhitzen der Speiseflüssigkeit auf die Temperatur der mit der höchsten Temperatur arbeitenden Verdampferstufe, mit einem Vorerhitzer zum Vorerhitzen der Speiseflüssigkeit auf ihrem Weg zum Beheizungsabschnitt j mit Einrichtungen zum Ableiten ei-

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nes Teils der Speiseflüssigkeit aus einem Teil des Vorerhitzers bei einer Temperatur unterhalb der Höchsttemperatur zu einer mit der betreffenden Temperatur arbeitenden Verdampferstufe und mit getrennten Behandlungseinrichtungen zum Behandeln des der Stufe mit der höchsten Temperatur zugeleiteten Teils der Speiseflüssigkeit und des davon abgeleiteten .Teils mit verschiedenen kesselsteinhemmenden Mitteln.

Die Speiseflüssigkeit kann nahe dem Einlaß, also an der Zuströmseite des Vorerhitzers in zwei Ströme aufgeteilt werden, von denen der eine mit einem für niedrigeigCemperatüren wirksamen kesselsteinhemmenden Mittel behandelt und über entsprechende Einrichtungen den Stufen des Verdampfers zugeleitet wird, an denen eine Hochtemperatur-Kessels teinbildung/in Frage kommt, während der andere mit einem bei hohen Temperaturen wirksamen kesselsteinhemmenden. Mittel behandelt und den mit höheren Temperaturen arbeitenden Verdampf erstufen zugeleitet wird, in denen es zu einer Hochtemperatur-Kesselsteintoildung kommen kann,

In einer abgewandelten Form kann die mehrstufige Yerdamp- · feranlage eine Vorerhitzerkette enthalten, in welcher die der Anlage zugeführte Speiseflüssigkeit fortschreitend

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vorerhitzt wird, wobei die Speiseflüssigkeit beim Eintritt in die Anlage insgesamt mit einem bei niederen Temperaturen wirksamen kesselsteinhemmenden Mittel behandelt und nach der Vorerhitzung auf eine Temperatur , oberhalb welcher das verwendete Mittel an Wirksamkeit verliert, in zwei Ströme aufgeteilt wird, von denen der eine als Speiseflüssigkeit einer Verdampferstufe zugeleitet wird, in welcher eine entsprechende Temperatur herrscht, während der andere mit einem bei hohen Temperaturen wirksamen kesselsteinhemmenden Mittel behandelt und anschließend auf die Höchsttemperatur der Anlage erhitzt wird. Bei Verwendung eines Mehrfachverdampfers kann auch mit Dampfkompression gearbeitet werden, wobei der verwendete Kompressor von einer mit einem abwärmegespeisten Erhitzer kombinierten Wärmekraftmaschine angetrieben sein kann. Der in dem Erhitzer entwickelte Dampf sowie aus dem Kühlwasser gewonnene Wärme können der Anlage an ausgewählten Stellen des Kreislaufs zugeführt werden.

In einer solchen Ausführung schafft die Erfindung eine mit Dampfkompression arbeitende kombinierte Mehrfachverdampferanlage mit einem Mehrfachverdampfer, einem Dampfkompressor, einer antriebsübertragende mit dem

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Dampfkompressor verbundenen Wärmekraftmaschine, einem der Wärmekraftmaschine zugeordneten, abwärmegespeisten Erhitzer, mit Leitungen, welche* den Saugeinlaß des Dampfkompressors mit einer der Stufen des Mehrfachverdampfers verbinden., welche mit einer Speiseflüssigkeit mit einer geringeren als der Höchsttemperatur arbeitet, und welche den Auslaß des Kompressors mit der bei der Höchsttemperatur arbeitenden Verdampferstufe verbinden, mit einer Anordnung zum Aufteilen der Speiseflüssigkeit in der Vorerhitzerkette bei einer unterhalb der Kesselsteinbildungstemperatur liegenden Temperatur in zwei Ströme, mit Einrichtungen zum Behandeln des ersten Stroms mit einem bei hohen Temperaturen wirksamen kesselsteinhemmenden Mittel, mit Einrichtungen zum Behandeln des zweiten Stroms mit bei niedrigeren Temperaturen wirksamen kesselsteinhemmenden Mitteln, mit Einrichtungen zum Zuleiten des ersten Stroms zu einem Mehrfachverdampfer und mit Einrichtungen zum Zuführen des zweiten Stroms zu einer mit einem Konzentrat aus dem Mehrfachverdampfer arbeitenden Mehrfachschnellverdampfer-Kondensatoranordnung.

Man erkennt, daß sich der wirtschafliehe Aufwand für die Verwendung von kesselsteinhemmenden Zusätzen dadurch

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verringern läßt, daß man einen Teil der Speiseflüssigkeit einer an einer unteren Grenze liegenden Behandlung mit geringeren Mengen relativ billiger Zusätze unterwirft. Im Gegensatz dazu sind bei hohen Temperaturen wirksame kesselsteinhemmende Mittel häufig sehr teuer und werden vielfach in vergleichsweise großen Mengen benötigt.

Geeignete Zusätze zum Verhüten der Kesselsteinbildung innerhalb eines begrenzten unteren Temperaturbereichs sind Gemische mit einem Gehalt an Polyphosphatverbindungen, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung "hagevap" im Handel sind. Bei hohen Temperaturen wirksame kesselsteinhemmende Mittel sind Säuren wie etwa Schwefelsäure.

Im folgenden sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Flußdiagramm einer ersten Mehrfachverdampferanlage,

Fig. 2 ein Flußdiagramm einer Abwandlung der Anlage von Fig. I₉

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Pig. 3 eine weitere Abwandlung der Anlage nach Fig.l und

Pig. M ein Fluß diagramm, einer kombinierten Verdampferanlage mit Mehrfachverdampfer und Dampfkompression,

Bei der. in Fig. 1 gezeigten Anlage tritt Speise-Seewasser übereine Leitung 1 in die Anlage ein und wird beim Durchlauf durch Wärmeaustauscher 2a und 2b erwärmt. Die Wärmeaustauscher sind mit über eine Leitung 3 aus der Anlage austretendem warmem Kondensat gespeist. Das Speisewasser durchläuft anschließend eine Behandlungseinrichtung I₅ in welcher es mit einem chemischen Zusatzmittel behandelt wird, X'/elehes die Kesselsteinbildung bis zu Temperaturen von etwa 88 ⁰C verhindern kann. Das so behandelte Speisewasser wird in einer mit Dampf aus den Verdampferstufen gespeisten Vorerhlt&erkette S₅ 7 vorerhitzt₉ bis die Temperatur von etwa 88 ⁰C an einem Punkt 8. etwa erreicht ist. An diesem Punkt wird das Speisewasser geteilt. Ein zum weiteren Erhitzen bestimmter Teil desselben wird über eine Leitung einer Behandlungseinrichtung II zugeführt und wird dort mit einer Säure, also einem bei hohen Temperaturen wirksamen kesselsteinhemmenden Mittel, vermischt. Die zugesetzte Menge der Säure ist ausreichend, die Kesselsteinbildung

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bei Temperaturen bis hinauf zur Höchsttemperatur der Anlage zu verhindern. Nach einer Entgasung in einer Entgasungseinrichtung 4 und weiterer Vorerhitzung in Vorerhitzern 11 und 12 wird das so behandelte Speisewasser in einem Beheizungsabschnitt 13 auf die Höchsttemperatur erhitzt. Der Beheizungsabschnitt 13 enthält einen Behälter l*t, dessen Inhalt mittels einer Dampfrohrschnecke 15 beheizt wird. Das erhitzte Speisewasser wird.dann der ersten von mehreren Verdampferstufen 16 bis 20 zugeleitet.'

Der an dem Punkt 8 abgezweigte Teil des Speisewassers wird über eine Leitung 22 einer Stufe des Verdampfers zugeleitet, dessen Speisewassertemperatur der des abgezweigten Teils des Speisewassers entspricht, also knapp unter 88 ⁰C beträgt. Im dargestellten Beispiel ist dies die Stufe 18. Der aus der Vererhitzerkette abgezweigte Teil des Speisewassers wird dem aus der Stufe 18 austretenden Speisewasser zugesetzt und zur Verdampfung der Stufe 19 mit zugeleitet. Der nicht verdampfte Anteil des Speisewassers fließt in einer Leitung 21 nacheinander durch die Stufen der Anlage.

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Die Wirkungsxireise der Verdampferstufen ist im wesentlichen konventionell» Die einzelnen Stufen sind jeweils über die Leitung 21 mit dem nicht verdampften An-.teil der Flüssigkeit aus der jeweils voraufgehenden Stufe gespeist. Innerhalb der Stufen wird das Speisewasser durch Kondensation des Dampfs aus der jeweils voraufgegangenen Stufe erhitzt. Der verdampfte Anteil des Speisewassers strömt über eine Leitung 23 in die nächste Stufe, der nicht verdampfte Anteil fließt über die Leitung 21 der nächsten Stufe zu und die teilweise kondensierte Heizflüssigkeit fließt zum Teil zur Kondensatleitung 25 und-sura anderen Teil über eine Leitung 24 zum jeweils zugeordneten Vorerhitzer. Die Kondensatleitung 25 enthält Sohneliverdampferkammern 26 _s in denen unter Ausnützung des Druckgefalles zwischen den Verdampferstufen Dampf erzeugt wird, welcher über eine Leitung 27 den einzelnen Vorerhitzen! zugeleitet und dort als Heizmedium .verwendet wird,- X'iobei er dann kondensiert. Das Kondensat wird über Leitungen 28 wieder der Kondensatleitung 25 zugeführt ο In der beschriebenen Anlage wird die Gesamtmenge der Speiseflüssigkeit in der Einrichtung I mit einem bei niederen Temperaturen wirksamen kesselsteinhemmenden Mittel behandelt» Nur ein Teil der Flüssigkeit wird in der Einrichtung II mit Säure behandelt, woraus

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sich eine beträchtliche Verringerung des SäureVerbrauchs ergibt. Die Zeichnung zeigt zwar nur fünf Verdampferstufen, es kann jedoch jede beliebige Anzahl von Stufen vorhanden sein. Ferner kann die Speiseflüssigkeit in den Leitungen 21 wie bei bekannten Anlagen einer Schnellverdampfung unterworfen werden.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer mehrstufigen Verdampferanlage ₃ wobei den in Fig. 1 dargestellten entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der in Fig. 2 gezeigten'Anlage wird daszugeführte Speise-Seewasser an der Abströmseite des Wärmeaustauschers 2a in zwei Ströme 3a und 3b aufgeteilt, deren gegenseitiges Verhältnis mittels eines Ventils 30 regelbar ist. Der Strom 3a, welcher später einen Teil des Speisewassers für die mit niedriger Temperatur arbeitenden Stufen des Verdampfers liefern soll, in denen die Arbeitstemperatur unter 88 ⁰C liegt, wird · durch eine Behandlungseinrichtung I geleitet, in der ihm ein chemisches Mittel zur Verhütung der Kesselsteinbildung bei niedrigeren Temperaturen zugesetzt wird. Der so behandelte Teil des Speisewassers wird dann nur durch die ersten drei Vorerhitzer geleitet und darin auf eine Temperatur erhitzt, oberhalb welcher der verwendete Zusatz an Wirksamkeit verliert. An dieser Stelle der Vor-

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erhitzerkette ist eine für die Zuleitung ,des Speisewassers über die Leitung 22a zur Verdampferstufe 18 geeignete Temperatur erreicht.

Dem den Strom 3b bildenden Teil des Speisewassers wird in der Behandlungseinrichtung II ein saures Zusatzmittel beigemischt, worauf er nach Entgasung in der Entgasungseinrichtung 4 die gesamte Vorerhitzerkette durchläuft. Dabei wird er in den Vorerhitzern 5₃ 6 und 7 von dem in der Einrichtung I behandelten Teil des Speisewassers jedoch getrennt gehalten. Nach Durchlaufen des letzten Vorerhitzers 12 gelangt das Speisewasser in den Beheiζungsabschnitt 13 und nach Erhitzung darin in die erste Verdampferstufe 16 des Mehrfachverdampfers.

Diese abgewandelte Anlage hat gegenüber der in Pig. I gezeigten den Vorteil_s daß nur ein Teil der Speiseflüssigkeit durch die Behandlungseinrichtung I geleitet wird/ woraus sich eine Verringerung der pro Gewichtseinheit des Speisewassers verwendeten kesselsteinhemmenden Mittel für tiefere Temperaturen ergibt. Die in der Einrichtung II vorgenommene Säurebehandlung ist gegen Kesselsteinbildung sowohl bei hohen als auch bei tieferen Temperaturen wirksam.

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Die in Fig. 3 gezeigte Ausführung verwendet die in Fig. 1 dargestellte Anordnung der Behandlungseinrichtungen I und II, bei der die gesamte Speiseflüssigkeit mit dem für tiefere Temperaturen wirksamen kesselsteinhemmenden Mittel und nur ein Teil derselben mit Säure, also einem für hohe Temperaturen wirksamen Mittel behandelt wird. Die abgewandelte Anordnung nach Fig. 2 kann jedoch ebenfalls verwendet werden. Das Speise-Seewasser gelangt hier über die Leitung 1 in die Anlage und durchläuft den Wärmeaustauscher 2, in welchem es von dem über die Leitung 3 aus der Anlage abgeführten warmen Kondensat erwärmt wird, worauf es zur Behandlungseinrichtung I gelangt. Nach der Behandlung mit Zusatzmitteln zum Verhüten der Kesselsteinbildung bei niederen Temperaturen wird das Speisewasser im Entgaser 4 entgast und gelangt anschließend in die Vorerhitzerkette. Im ersten Vorerhitzer wird das Seewasser auf eine Temperatur erwärmt_s welche nahe an der des Speisewassers der letzten Verdampferstufe liegt. Eine vorbestimmte Menge des Seewassers wird darauf über eine Leitung 50 abgezweigt und dem Speisewasser für die letzte Verdampferstufe zugesetzt. Das übrige Speisewasser aus dem Vorerhitzer 5 fließt dem Vorerhitzer 6 zu und wird dort weiter erwärmt, worauf wiederum ein Teil

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von dem zum Vorerhitzer 7 fließenden Hauptstrom abgezweigt und über eine Leitung 51 der vorletzten Verdampferstufe zugeführt wird» Der gleiche,Vorgang wiederholt sich an der Auslaßseite des Vorerhitzers 7° Hier nähert sich jedoch die Temperatur des austretenden Speisewassers der Grenze für die Wirksamkeit des kesselsteinhemmenden Mittels für tiefere Temperaturen, so daß vor der weiteren Erwärmung des Speisewassers eine erneute Behandlung notwendig ist» Das Speisewasser tritt also hier in die Behandlungseinrichtung II und wird nach Zusatz eines bei hohen Temperaturen kesselsteinhemmenden Mittels«, etwa einer Säure/ in. einem Entgaser 10 entgast und anschließend dem Vorerhitzer 8 zugeleitet.

Die übrige Anlage entspricht der vorstehend beschriebenen mit der Ausnahme _s daß nach Jedem Vorerhitzer ein.Teil des Speisewasser einer zugeordneten Verdampferstufe mit entsprechender Temperatur zugeleitet wird, wie die im einselenen für die Vorerhitzer 5 bis 7 vorstehend beschrieben ist» - -

Zieht man eine Seewasser-Entsalzungsanlage mit einem Speisewassersystem der in Fig„ 2 gezeigten Art in Betracht ₃ welche sechzehn Verdampferstufen aufweist und ein Abwas-

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ser mit dem 2,7 fachen Salzgehalt des Seewassers ausstößt, so läßt sich im Vergleich zu der herkömmlichen Behandlung des Speisewassers mit der Gesamtmenge zugesetzten Säuren eine vorteilhafte Kosteneinsparung in bezug auf das Ergebnis aufzeigen. In solch einer Anlage wird das kesselsteinhemmende Mittel, welches etwa $200 pro Tonne kostet, dem Speisewasser in der Behandlungseinrichtung I im Verhältnis von etwa 3 ppm (Teile pro Million) und das kesselsteinhemmende Mittel für hohe Temperaturen, also eine Säure, welche etwa 25 <$> pro Tonne kostet, dem Speisewasser in der Behandlungseinrichtung II im nahezu stöchiometrischen Verhältnis von 110 ppm zugesetzt, wobei die Ersparnis etwa 0,56 p/Kgal beträgt. Wenn die Säure, wie dies mancherorten der Fall ist, $ 50 pro Tonne kostet, so beträgt die Ersparnis in bezug auf das gewonnene Trinkwasser sogar etwa 1,30 p/Kgal.

Bei Anwendung der gleichen Bedingungen in der Ausführung nach Fig. 1, in der die gesamte Menge des Speisewassers mit dem kesselsteinhemmenden Mittel für tiefere Temperaturen behandelt wird, sind die entsprechenden Einsparungen etwas niedriger und können Je nach dem Preis der Säure auf 0,29 oder 1,03 p/Kgal geschätzt werden. Es ergibt sich jedoch immer noch der zusätzliche Vorteil, daß

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ein geringerer Anteil der Fläche in den Vorerhitzern mit dem säurebehandelten Seewasser in Berührung kommt, als dies bei herkömmlichen Anlagen der Fall ist, in denen die Säurebehandlung am Anfang der Vorerhitzerkette stattfindet. Dadurch verringern sich die durch Korrosion hervorgerufenen Probleme.

Fig. 4 zeigt eine weitere Anwendung der Erfindung in einer kombinierten Verdampferanlage mit Mehrjfachverdampfung und .Dämpfkompression. Darin sind die Beheizungsabschnitte in absteigender Temperaturfolge mit Großbuchstaben A bis E bezeichnet. Seewasser wird mittels einer Pumpe 59 über eine Leitung 58 in die Anlage eingesaugt und nimmt in drei getrennten Wärmeaustauschern Wärme auf, durch welche es nacheinander gleitet wird. Die Wärmeaustauscher sind durch einen Oberflächenwärmeaustauscher 60, einen Beheizungsabschnitt D und ·Kondensatorrohre einer mehrstufigen Sehne11verdampfer-Vorerhitzeranord^ nung 62 dargestellt. An der Austrittsseite der Rohre wird der erwärmte Seewasserstrom zwischen einer Leitung 63 und einer Leitung 64 aufgeteilt. Der der Leitung zugeführte Teil ist für die mit den höchsten Temperaturen arbeitenden Teile der Anlage bestimmt und erfährt eine Säurebehandlung in stöchiometrischen Verhältnissen, wäh-

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rend der der Leitung 64 zugeführte Anteil nicht über eine bestimmte tiefere Temperatur hinaus erwärmt wird und mit Phosphorsäurehaltigen Additiven in geringeren Mengen behandelt wird.

Dem der Leitung 63 zugeteilten Anteil des Speisewassers wird mittels einer Dosierpumpe 68 Säure aus einem Tank 67 über eine Leitung 66 zugesetzt, worauf das mit der Säure behandelte Seewasser unmittelbar in eine Entgasereinrichtung '69 gelangt, in welcher die durch die Säurebehandlung entwickelten Gase entfernt werden. Die entgaste Flüssigkeit wird mittels Pumpen 69a über den Beheizungsabschnitt E in Kondensatorrohre 70 gepumpt, welche durch Abteilungen einer zweiten mehrstufigen Schnellverdampfer-Vorerhitzeranordnung 65 verlaufen.

Der andere Teil des über die Leitung 6l zugeführten Speisewassers gelangt in die Leitung 64 und wird dort mit einem kesselsteinhemmenden Mittel für niedere Temperaturen versetzt, welches von einem Tank 90 aus mittels einer Dosierpumpe 91 zugeführt wird. Das so behandelte Speisewasser strömt durch den Heiζabschnitt E hindurch in Kondensatorrohre 71 des mehrstufigen Vorerhitzers 65. Von den Kondensatorrohren 71 gelängt das Speisewasser über

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eine Leitung 72 in den Beheizungsabschnitt B, in welchem es auf etwa 88 C erwärmt wird, worauf es als Veröampfungs-Speisewasser, dem SchneJ-lverdampferteil des Vorerhitzers 65 zufließt.

Das Speisewasser für hohe Temperaturen fließt von den Kondensatorrohren 70 des Vorerhitzers 65 zum Beheizungsabschnitt C und Von dort über einen Voererhitzer 89 und eine Leitung 73 in einen mehrstufigen Mehrfachverdampfer 74. Der Verdampfer Ik ist hier als LTV-ii'yp dargestellt, es können jedoch auch beliebige andere Arten von Mehrfachverdampfern, beispielsweise des HFP-Typs verwendet werden. V.ev Verdampfer Ik hat eine größere Anzahl von Stufen, von denen jedoch nur die erste und die letzte Stufe 7^a bzw. 7^b gezeigt sind. Das Speisewasser der Leitung 73 durchläuft zunächst einen mit Kondensat aus dem Verdampfer Ik gespeisten Wärmeaustauscher 9^ und gelangt dann in eine Vorerhitzer/Kondensatorleitung 75· Vom wärmeren Ende der Leitung 75 fließt das Speisewasser durch den Beheizungsabschnitt A und von dort aus in die obere Kammer der ersten Verdampferstufe Ika.. Per Verdampfer 7k ist von herkömmlicher Art, bei welcher das Speisewasser in senkrechten Rohren abwärts fließt und die Rohre außen durch kondensierenden Dampf beheizt werden. Der zum Beheizen der ersten Verdampferstufe 7^a. verwendete Dampf kommt im dargestellten·Beispiel von der

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letzten Verdampferstufe 74b und passiert zunächst einen Dampfkompressor 76, in welchem seine Temperatur durch Kompression erhöht wird. Der in der Verdampferstufe 74a verdampfte Anteil des Speisewassers wird als Heizdampf über eine Leitung 77 der nächsten Stufe zugeleitet und der nicht verdampfte Anteil wird mittels einer Pumpe 78 in die obere Kammer der Stufe mit der nächst niedrigeren Temperatur gefördert. Das Heizdampfkondensat fließt über geeignete Drosseleinrichtungen von Stufe zu Stufe durch den Verdampfer und wird schließlich mittels einer Pumpe 84 in die KondensatSammelleitung 85 gefördert. In der Leitung 85 wird das Kondensat aus dem Verdampfer 74 sowie aus den Sohne11Verdampfern 62 und'65 gesammelt und anschließend im Wärmeaustauscher 60 abgekühlt, ehe es in Sammelbehälter gepumpt wird, überschüssiger Dampf aus der letzten Verdampferstufe 74b wird im Kondensator 94 kondensiert und das Kondensat ebenfalls der Leitung 85 zugeführt.

Das aus der letzten Stufe 74b des Mehrfachverdampfers austretende Speisewasserkonzentrat gelangt über eine Leitung 86 und eine Pumpe 87 in eine Leitung 88, in der es gemeinsam mit dem in der Leitung 72 strömenden Anteil des ursprünglichen Speisewassers zum Beheizungsabschnitt B gelangt. Das im Beheizungsabschnitt B erhitzte Speisewasser strömt in die mehrstufige Schnell-

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verdampfer-Vorerhitzeranordnung 65, um dort das Speisewasser in den Rohren 70 und 71 zu erhitzen. Das aus dem Vorerhitzer 65 austretende Konzentrat wird im Vorerhit zer 62 einer erneuten Schnellverdampfung unterworfen, ehe es den Oberflächen-Wärmeaustauscher 60 durchströmt und schließlich ins Freie abgeführt wird. Das Kondensat aus dem Vorerhitzer 65 wird der Sammelleitung 85 zugeführt, Vielehe durch die Wärmeaustauscher 62 und 60 hindurch verläuft.

Der Dampfkompressor 76 ist von einer Gasturbine 79 angetrieben, deren Leistung gegebenenfalls so bemessen ist, daß sie neben dem Kompressor 76 noch einen Wechselstromgenerator 93 antreiben kann. Die nach Abgabe der Wellenleistung an einer solchen Turbine freiwerdende Abwärme ist ausreichend für die Versorgung sämtlicher Beheizungsabschnitte A bis E. Zu diesem Zweck werden die Abgase der Turbine dazu verwendet, mittels einer Pumpe 95 über eine Leitung 96 einem Erhitzer 82 zugeführtes Speisewasser zu beheizen. Der dadurch freiwerdende Dampf wird dann als Wärmeträger an einigen oder allen Beheizungsabschnitten A bis E verwendet.

Der Dampfkompressor 76 kann auch von einem Dieselmotor anstelle einer Gasturbine angetrieben sein. Dabei wird aus dem Kühlmantel und/oder aus den Abgasen des Motors

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. V/ärme zurückgewonnen und für die Verdampfung verwendet. Dies geschieht durch Wärmeaustausch mit dem dem Mehrfachverdampfer Tk und den mehrstufigen Schnellverdampfern zugeführten Speisewasser an den Abschnitten A, B, usw. Dabei wird die zurückgewonnene Wärme bei der jeweils höchstmöglichen Temperatur eingesetzt. Tm Falle eines Dieselmotors würde also die Abgaswärme am Abschnitt A, die Wärme aus dem Kühlmantel an den Abschnitten B, C und/oder E und die aus dem Schmieröl zurückgewonnene Wärme am Abschnitt D verwendet. In der bevorzugten Ausführung verwendet die Anlage nach Pig. k jedoch eine Gasturbine für den Antrieb des Kompressors, insbesondere wenn, wie in Fig. 4, cie Turbine noch überschüssige Leistung abzugeben vermag. ^!iie potentiell für die Verwendung in dem Verfahren verfügbare Wärme ist hier um ein Vielfaches größer als im Falle eines Dieselmotors. Die aus den Turbinenabgasen anfallende Wärmemenge ist größer, als sie in dem Verfahren am Abschnitt A aufgenommen werden könnte, so daß sich die überschüssige Wärme am Abschnitt B nutzbringend verwenden läßt.

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Claims

Paten· ta. nsprüche :

1. Mehrstufige Verdampferanlage, welche mit einer Speiseflüssigkeit und in einem Temperaturbereich betreibbar ist, innerhalb dessen die Möglichkeit der Bildung von Kesselstein und dergl. an den Verdampferflächen besteht, cekennze lehnet durch eine Leitungsanordnung (1, 22) zum Aufteilen der Speiseflüssigkeit in mehrere Ströme und zum Zuführen derselben zu Verdampferstufen (16 bis 19)> in welchen verschiedene Temperaturen herrschen, und durch Einrichtungen (I, II) für eine getrennte die Bildung von kesselstein oder dergl. hemmende Behandlung der einzelnen Ströme in Abstimmung auf die in den einzelnen Stufen herrschenden Temperaturen.

2. Mehrstufige Verdampferanlage nach Anspruch 1, g e k e η η zeichnet durch Beheizungseinrichtungen (11, 12) zum Erhitzen der Speiseflüssigkeit auf die höchste in einer Verdampferstufe (16) herrschende Temperatur durch einen Vorerhitzer (2a, 2b) zum Vorerhitzen der Speiseflüssigkeit, durch eine Leitungsanordnung (22). zum Abzweigen eines Teils der Speiseflüssigkeit an einer ■-.--,. Stelle (8) des Vorerhitzers, an welcher eine unter der Höchsttemperatur liegende Temperatur herrseht und zur. Zuführen desselben zu einer Verdampferstufe (18) ir.it

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entsprechender Temperatur, und durch getrennte Behandlungseinrichtungen (I, II) zum Behandeln des abgezweigten Anteils und des bis zur Höchsttemperatur der Anlage erhitzten Anteils des Speisewassers mit verschiedenen die Bildung von kesselstein und dergl« hemmenden Mitteln.

3. Mehrstufige Verdampferanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Speiseflüssigkeits-Vorerhitzer aufweist und daß eine Einrichtung (I) zürn Behandeln der gesamten Speiseflüäslgkeit mit einem bei niederen Temperaturen wirksamen kesselsteinhemmenden Mittel an einer Stelle des Vorerhitzers (2, 5 bis 12) mit niedriger Temperatur und eine Einrichtung (II) zum Behandeln des auf die Höchsttemperatur der Anlage zu erhitzenden Anteils der Speiseflüssigkeit mit einem bei hohen Temperaturen wirksamen die Bildung von kesselstein" oder dergl. hemmenden Mittel vorhanden sind.

4. Mehrstufige Verdampferanlage, gekennzeichnet durch eine Anzahl von nach Art eines Mehrfachverdampfers untereinander verbundenen und mit fortschreitend abnehmenden Temperaturen und Drücken betreibbaren Verdampf er stuf en (16 bis 20), durch eine Anzahl von Vorerhitzer-Wärmeaustauschern (5 bis 12),, von denen wenigstens einige den Verdampferstufen zugeordnet sind,

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durch eine erste Behandlungseinrichtung (I) zum Behandeln einer Speiseflüssigkeit mit einem ersten Additiv zum Verhindern der Bildung von Kesselstein oder dergl. unter Bedingungen, wie sie in einigen mit unter den Höchsttemperaturen der Anlage liegenden Temperaturen betreibbaren Verdampferstufen herrschen, durch eine zweite Behandlungseinrichtung (II) zum Behandeln der Speiseflüssigkeit mit einem zweiten Additiv zum Verhindern der Bildung von Kesselstein oder dergl. unter Bedingungen, wie sie in den Verdampferstufen einschließlich der mit den Höchsttemperaturen der Anlage betreibbaren herrschen_s durch eine Leitungsanordnung (3a, 50, 51) zum Zuleiten von Speiseflüssigkeit von der Vorerhitzeranordnung über die erste Behandlungseinrichtung zu mit tieferen Temperaturen betreibbaren Verdampferstufen und durch eine Andordnung zum Zuleiten der Speiseflüssigkeit von der Vorerhitzeranordnung über die Eweite Behandlungseinrichtung zu mit höheren Temperaturen betreibbaren Verdampferstufen.

5„ Kombinierte _s mit Dampfkompression arbeitende Mefarfachverdampferanlage_s ge kenn ζ ei c h η e t durch einen Mehrfachverdampfer (7²O durch einen Dampfkompressor (76)_s durch eine antriibsübertragend mit dem Dampfkompressor verbundene Wärmekraftmaschine (79), durch

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einen der Wärmekraftmaschine zugeordneten, abgasgespeisten Dampferzeuger (82) durch eine Leitungsanordnung (8l bzw. 77), welche den Ansaugeinlaß des Kompressors mit einer Stufe des Mehrfachverdampfers, welche mit Speiseflüssigkeit bei einer unterhalb der Höchsttemperatur liegenden Temperatur betreibbar ist, und die Auslaßseite des Kompressors mit der ersten, bei der höchsten Temperatur betriebenen Stufe des Verdampfers verbindet, durch eine Einrichtung (6l, 63, 64) zum Aufteilen der Strömung einer Speiseflüssigkeit in zwei Ströme an einer Stelle einer Vorerhitzeranordnung (60, 62, 65) an welcher eine unter der zur Bildung von Kesselstein oder dergl. führenden liegende Temperatur herrscht, durch eine Einrichtung (67, 68) zum Behandeln des ersten Stroms mit einem Kesselstein oder dergl. hemmenden Mittel für hohe Temperaturen, durch Einrichtungen (90, 91) zum Behandeln des zweiten Stroms mit einem die Bildung von Kesselstein oder dergl. hemmenden Mittel für niedrigere Temperaturen, durch Einrichtungen (70, 9^, 73, 75) zum Zuleiten des ersten Stroms zu einem Mehrfachverdampfer (7*0 und durch Einrichtungen (71, 72) zum Zuleiten des zweiten Stroms zu einer mit Konzentrat aus dem Mehrfachverdampfer betreibbaren mehrstufigen Sehne11verdampfer-Kondensatoranordnung (65, 62).

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6. Kombinierte j mit Dampfkompression arbeitende Mehrfachverdamp.feranlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, <?aß die Wärmekraftmaschine (79) eine Gasturbine ist, welche ihre Wellenleistung an den Dampfkompressor (76) und an einen Wechselstromgenerator (93) abgibt.

7. Kombinierte, :-it Dampfkompression arbeitende Mehrfachverdampferanlage, ge kenn ζ e ichne t durch eine antriebsübertragend mit einem Kompressor (76) verbundene Gasturbine (79), durch einen Mehrfachverdampfer (74)j durch eine Leitung (8l), welehe den Einlaß des Kompressors mit einem· Dampfauslaß an einer Verdampferstuf.e unterhalb der ersten Stufe verbindet, durch eine Leitung (77), Vielehe den Aaslaß des Kompressors mit einer Heizkammer der ersten Stufe (7^a) verbindet, durch eine Zuführung (58, 59) für eine Speiseflüssigkeit, durch einen Vorhitzer (62) für die Speiseflüssigkeit in Form eines mehrstufigen Schnellverdampfers mit durch die Stufen hindurch verlaufenden Kondensatorrohren (6l), durch Verbindungsleitungen zwischen der Zuführung und den Kondensatorrohren, durch Leitungen (63, 6k) zum Zuführen der Speiseflüssigkeit von den Kondensatorrohren zu Behandlungseinrichtungen vor Eintritt von zur Bildung von Kesselstein oder dergl.

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führenden Bedingungen, wobei die Behandlungseinr-ichtungen eine Einrichtung (67, 68) für eine bei hohen Temperaturen xtfirksame die Bildung Kesselstein oder dergl. hemmende Behandlung und eine Einrichtung (90, 91) für eine bei niedrigeren Temperaturen wirksame die Bildung von Kesselstein oder dergl. hemmende Behandlung umfassen, durch eine Anordnung zum Zuführen eines Teils der Speiseflüssigkeit über die Behandlungseinrichtung für niedrigere Temperaturen zum Speiseeinlaß des mehrstufigen Schnellverdampfers, durch eine Anordnung (69, 70, 9*), 73, 75) zum Zuleiten eines anderen Teils der Speiseflüssigkeit über die Behandlungseinrichtung für hohe Temperaturen zur mit der höchsten Temperatur arbeitenden Stufe des Mehrfaehverdampfers für die Verdampfung in derselben, und durch an den Speiseeinlässen· des Mehrfaehverdampfers und des mehrstufigen Schnellverdampfers angeordnete Beheizungsabschnitte (C_s A bzw. B), welche mit der an der Gasturbine anfallenden Abwärme betreibbar sind.

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