DE2631869C3 - Vorrichtung zum Entsalzen von Seewasser nach dem Multieffekt-Verfahren in Form einer Kolonne - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entsalzung von Seewasser nach dem Multieffekt-Verfahren in Form einer Kolonne mit übereinander angeordneten Stufen zur Verdampfung und Kondensation von Frischwasser aus der Lauge bei einer Kolonnendurchströmung von oben nach unten und bei von Stufe zu Stufe abfallendem Betriebsdruck, mit einer Einrichtung zur Regulierung der Standhöhen von Frischwasser und Salzlauge mit einem Überleitungsrohr für Frischwasser, das vom Boden einer Stufe ausgeht und in der nächsttieferen Stufe mündet, und mit einem Überströmkanal für die Salzlauge, der den Boden einer Trennkammer für die teilverdampfte Salzlauge mit einer den in Durchströmrichtung nachfolgenden Verdampferrohren vorgeschalteten Einlaufkammer verbindet.

Eine entsprechende Vorrichtung ist bereits bekannt &o (DE-OS 23 34 481). Aus jeder Stufe ist das Frischwasser-Ubefleitungsröhr seitlich aus der Kolonne herausgeführt, wobei das Überleitungsrohr an seinem unteren Ende in einen U-förmigen Siphonabschnitt übergeht, von dem aus das Überleitungsrohr in die nächsttiefere &5 Stufe einmündet. Da das Überleitungsrohr keine Querschnittsverengung aufweist, findet der Druckabfall vom Betriebsdruck der oberen zum Betriebsdruck der unteren Stufe entlang dem Überleitungsrohr statt. Eine selbsttätige Frischwasser-Standhöhenregulierung bei Abweichungen des Durchsatzes vom Nenndurchsatz durch mehr oder minder starke Drosselung des Überlaufs wird dabei nciht erreicht Entsprechendes gilt für den Salzlauge-Überströmkanal, der bei der bekannten Vorrichtung jeweils zwei benachbarte Stufen miteinander verbindet und mit einem Überlaufwehr bzw. einer Tauchwand arbeitet.

Die bekannte Vorrichtung kommt zvar ohne Schwimmerventile od. dgl. Einrichtungen zur Standhöhenregulierung aus und ist daher bereits als vergleichsweise einfach anzusprechen, ein einwandfreier Betrieb setzt jedoch voraus, daß die vorgesehenen Nenndurchsätze mehr oder weniger exakt eingehalten werden, weil bei Abweichungen keine Anpassung an die geänderten Verhältnisse erfolgt so daß die Vorrichtung nicht mehr die vorgesehene Leistung bringt

Dementsprechend liegt der Erfindung dis Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise eine zuverlässige selbsttätige Regelung der Standhöhen von Frischwasser und Salzlauge zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Überleitungsrohr und der Überströmkanal als vertikale Fallrohre ausgebildet sind, deren offenes unteres Ende von einem Steigrohr größeren Durchmessers umgeben ist das an seinem oberen Ende Austrittsschlitze aufweist, deren Gesamtquerschnitt so bemessen ist, daß der auf den Nenndurchsatz bezogene Druckabfall höchstens gleich der Summe aus der Druckhöhe der Flüssigkeitssäule im Fallrohr und aus der Differenz der Drücke zwischen aufeinanderfolgenden Stufen, ausgedrückt als Höhe der Flüssigkeitssäule, ist.

Diese Ausbildung ist zunächst einmal noch einfacher als bei der vorbeschriebenen bekannten Vorrichtung, da nicht nur Ventile od. dgl. entfallen, sondern die Standhöhenregulierung nur gerade axiale Fallrohre und Steigrohre erfordert, die im übrigen innerhalb der Kolonne angeordnet werden. Insbesondere aber wird eine selbsttätige Standhöhenregnlierung dadurch erreicht, daß der Druckabfall zwischen den Stufen an den eine Drosselstelle bildenden Austrittsschlitzen auftritt, soweit mit dem Nenndurchsatz gearbeitet wird. Daher findet eine Volumenvergrößerung der Flüssigkeit nur beim Durchströmen der Austrittsschlitze statt, so daß sich im Steigrohr selbst noch kein Wasserdampf bildet. Bei einer Verringerung des Nenndurchsatzes und daraus resultierendem Absinken der Flüssigkeitssäule und damit Druckhöhe im Fallrohr kommt es jedoch zu einer Flüssigkeitsverdampfung bereits im Steigrohr vor den Austrittsschlitzen und damit zu einer selbsttätigen Drosselung des Flüssigkeitsdurchsatzes im Sinne einer Rückregelung der Flüssigkeitsstandhöhe im Fallrohr. Auch in dem seltener auftretenden Fall einer Erhöhung des Nenndurchsatzes und einem dadurch bedingten Anstieg der Flüssigkeitsstandhöhe im Fallrohr ist durch die vergrößerte Druckhöhe der Flüssigkeitssäule im Fallrohr das Bestreben zur selbstttätigen Rückregelung der Flüssigkeitsstandhöhe vorhanden. Es ist daher ersichtlich, daß vorübergehende Abweichungen vom Nenndurchsatz in den vom Standrohr und Steigrohr mit den Austrittsstützen gebildeten Reguliereinriehtungen aufgefangen werden und sich nicht mehr oder weniger schlagartig durch die ganze Kolonne auswirken und dabei die Funktion und Leistung der Entsalzungsvorrichtung beeinträchtigen.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Gesamtauerschnitt der Austrittsschlitze im dem Über-

strömkanal zugeordneten Steigrohr so bemessen, daß der Druckabfall kleiner als die Summe aus der Druckhöhe der Flüssigkeitssäule im Fallrohr und aus der Differenz der Drücke zwischen aufeinanderfolgenden Stufen ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine zwischen zwei Kolonnenboden angeordnete Reguliereinrichtung mit einem Fallrohr und einem ι ο Austrittsschlitze aufweisenden Steigrohr unter Veranschaulichung der beim Nenndurchsatz gegebenen Verhältnisse,

F i g. 2 eine F i g. 1 entsprechende Darstellung unter Veranschaulichung der Verhältnisse beim Absinken des Nenndurchsatzes,

F i g. 3 eine F i g. 1 und 2 entsprechende Darstellung unter Veranschaulichung der Verhältnisse bei einem Ansteigen des Durchsatzes über den Nenndurchsatz und

F i g. 4 eine vollständige Stufe der Kolonne mit zwei nebeneinander angeordneten Verdampferkammern.

Die vorgesehene Reguliereinrichtung für die Überführung der Flüssigkeit von einer Kolonnenstufe zur nachfolgenden Kolonnenstufe und das zugehörige Wirkungsprinzip zur Standhöhenregulierung ergeben sich aus den F i g. 1 bis 3. Dabei ist eine solche Einrichtung sowohl für die Überführung des Frischwassers wie der Salzlauge vorgesehen, und dieses wiederum in jeder Stufe zwischen den Kolonnenboden 1. Der in der oberen Stufe herrschende Betriebsdruck P fällt zur nächsttieferen Stufe um den Wert Δ P ab, so daß in dieser letztgenannten Stufe der Druck P- Δ Ρ herrsche Zur Einleitung in die nachfolgende Stufe ist ein Steigrohr 3 mit Austrittsschlitzen 2 in seinem oberen Bereich vorgesehen, in das ein Überleitungsrohr 4 in Form eines vom oberen Boden 1 herabragenden Fallrohrs hineingeführt ist Während des normalen Betriebs mit dem Nenndurchsatz wirkt auf die Austrittsschlitze 2 eine Belastung von ίο

AH₁ +

AP

wobei AH\ die auf dieAustrittsschlitze 2 bezogene Druckhöhe der Flüssigkeitssäule im Überleitungsrohr 4, ΔΡώε Druckdifferenz zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen und γ das spezifische Gewicht ist, mit dem die Druckdifferenz als Höhe der Flüssigkeitssäule ausgedrückt wird (Fig. 1). Bei diesem Betriebszustand findet eine Expansion b?w. Verdampfung der Flüssigkeit nur beim Durchströmen der Austrittsschlitze 2 statt, so daß das Steigrohr 3 dementsprechend keinen Wasserdampf enthält.

Wenn gemäß F i g. 2 der Strömungsdurchsatz sinkt und das Überleiiungsrohr 4 sich dementsprechend bis unter die Austrittsschlitze 2 leert, wirkt die Druckhöhe AH\ entlastend, und dementsprechend beträgt die auf die Austrittsschlitze 2 wirkende Gesamtbelastung

AP

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-AH₁.

Als Ergebnis verdampft Flüssigkeit innerhalb des Steigrohrs 3. Da der Dampf ein vergleichsweise großes spezifisches Volumen hat, wird durch die plötzlich einsetzende Verdampfung im Steigrohr 3 der vorhandene Strömungsquerschnitt für die Flüssigkeit drastisch verringert. Dadurch wird ein vollständiges Entleeren des Überleitungsrohrs verhindert, das einer leistungsmindemden Dampfüberleitung von einer Stufe zur anderen Stufe bedeuten würde.

F i g. 3 veranschaulicht den weniger häufig auftretenden Fall, daß der Flüssigkeitsdurchsatz über den Nenndurchsatz ansteigt In diesem Fall steigt der Flüssigkeitsspiegel im Überleitungsrohr 4 an, und dementsprechend erhöht sich der Wert AH\ sowie der Durchsatz durch die Austrittsschlitze 2. Die Flexibilität der Vorrichtung ist von der Länge des Überleitungsrohrs 4 abhängig. Falls es nicht möglich ist, ein für alle Fälle ausreichend langes Überleitungsrohr 4 vorzusehen, kann auch ein zusätzlicher Überlauf vorgesehen werden, um übermäßige Flüssigkeitsansammlungen in den Kolonnenstufen zu vermeiden. Unabhängig davon arbeitet die Reguliereinrichtung jedoch beim Nenndurchsatz und bei einem demgegenüber verringerten Durchsatz wie anhand von F i g. 1 und 2 beschrieben.

F i g. 4 zeigt, daß nicht nur für die Frischwasserüberführung, sondern auch für die SaMaugenüberführung von Stufe zu Stufe eine Regulie.einrichtung gemäß F i g. 1 bis 3 eingesetzt wird. Dabei sind in jeder zwischen benachbarten Böden 1 ausgebildeten Stufe zwei Verdampferkammern 5 angeordnet, denen ein zentraler Vorwärmer 6 für das zugeführte Seewasser zugeordnet ist, der zugleich den Kondensator für den aus beiden Verdampferkammern 5 anfallenden Frischwasserdampf bildet

Das Frischwasserkondensat wird vom Kolonnenboden 1 durch ein Überleitungsrohr 4 der nächsttieferen Stufe zugeleitet Da die für eine Stufe zur Verfugung stehende Höhe etwa 4 bis 5 m beträgt ist das Überleitungsrohr 4 lang genug, um stärkere Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels im Überleitungsrohr 4 zu ermöglichen und im Sinne der Wirkungsweise gemäß Fig.3 Probleme durch Flüssigkeitsansammlung zu vermeiden.

Das aus den mit Filmverdampfern ausgerüsteten Verdampferkammern 5 kommende Salzwasser bzw. die bereits konzentrierte Salzlauge wird in den Verdampferkammern 5 zugeordneten Wannen 7 gesammelt Der Flüssigkeitsspiegel in jeder Wanne 7 wird durch eine Einrichtung E selbsttätig reguliert. Diese Einrichtung E weist einen vom Boden //der Verdampferkammer 5 in die Wanne 7 hinabragenden Überströmkanal 8. auf, der in ein Steigrohr 9 mit Austrittsschlitzen 2 an seinem oberen Ende einmündet. In der Wanne 7 sammelt sich auf der Außenseite des Steigrohrs 9 die Flüssigkeit mit einer Standhöhe L an. Die Standhöhe der Flüssigkeit im Überströmkanal 8 liegt wie angedeutet über der Standhöhe L in der Wanne 7.

Der Überströmkanal 8 muß aus baulichen Gründen wesentlich kürzer als das Überleitungsrohr 4 ausgeführt 3ein. Daher ist der Überströmkanal 8 gegebenenfalls nicht lang genug, um über dem Nenndurchsatz liegende Flüssigkeitsdurchsätze auffangen zu können. Daher ist eine zusätzliche Einrichtung /T'mit einem Überlaufrohr 10 in Form eines von einem Punkt oberhalb des Bodens H der Verdanipferkammer 5 ausgehenden Fallrohrs ausgebildet, das in ein Steigrohr 3 hinabragt. Die sich im Überlaufrohr 10 einstellende, auf die Standhöhe L in der Wanne 7 bezogene Druckhöhe ist mit ^//'bezeichnet.

Der Querschnitt der Fallrohre 4, 8 und 10 sowie der Steigrohre 3 und 9 kann von der Kreisform abweichen und beispielsweise elliptisch oder rechteckig sein. Der Durchtrittsquerschnitt der Austrittsschlitze 2 ist in der vorstehend beschriebenen Weise bemessen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entsalzung von Seewasser nach dem Multieffekt-Verfahren in Form einer Kolonne mit übereinander angeordneten Stufen zur Verdampfung und Kondensation von Frischwasser aus der Lauge bei einer Kolonnendurchströmung von oben nach unten und bei von Stufe zu Stufe abfallendem Betriebsdruck, mit einer Einrichtung zur Regulierung der Standhöhen von Frischwasser und Salzlauge mit einem Überleitungsrohr für Frischwasser, das vom Boden einer Stufe ausgeht und in der nächsttieferen Stufe mündet, und mit einem Überströmkanal für die Salzlauge, der den Boden einer Trennkammer für die teilverdampfte Salzlauge mit einer den in Durchströmrichtung nachfolgenden Verdampferrohren vorgeschalteten Einlaufkammer verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Überleitungsrohr (4) und der Überströmkanal (8) als vertikale Fallrohre ausgebildet sind, deren offenes unteres Ende von einem Steigrohr (3 bzw. 9) größeren Durchmessers umgeben ist, das an seinem oberen Ende Austrittsschlitze (2) aufweist, deren Gesamtquerschnitt so bemessen ist, daß der auf den Nenndurchsatz bezogene Druckabfall höchstens gleich der Summe aus der Druckhöhe (ΔΗ\) der Flüssigkeitssäule im Fallrohr und aus der Differenz der Drücke (P und Ρ—ΔΡ) zwischen aufeinanderfolgenden Stufen, jo ausgedrückt als Höhe der Flüssigkeitssäule, ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Austrittsschlitze (2) so bemessen lu, daß der Druckabfall kleiner als die Summe aus der Druckhöhe (ΔΗ\) der Flüssigkeitssäule im Fallrohr ;nd aus der Differenz der Drücke zwischen aufeinanderfolgenden Stufen ist.