DE2653214A1 - Dry weight solution control system for evaporator systems - has cut off valve operating in return flow pipeline system activated by outlet pipeline flow (NL 27.5.77) - Google Patents
Dry weight solution control system for evaporator systems - has cut off valve operating in return flow pipeline system activated by outlet pipeline flow (NL 27.5.77)Info
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Abstract
Description
Verfahren und Anordnung zum Steuern des Trockenmasse- Method and arrangement for controlling the dry matter
gehalts an einer Verdampferbatterie Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Trockenmassegehalts einer Lösung in einer mehrere in Reihe miteinander verbundene Verdampfer, an deren erstem eine Dampfzuleitung angeschlossen ist, aufweisenden Anlage bei welcher die Dampfzufuhr in Abhängigkeit von der zugeführten Lösungsmenge und dem in der Abführleitung gemessenen Trockenmassegehalt der eingedampften Flüssigkeit geregelt wird. content of an evaporator battery The invention relates to a method of controlling the dry matter content of a solution in a plurality of evaporators connected in series, on the first of which there is a steam supply line is connected, having system at which the steam supply depending on the amount of solution supplied and that measured in the discharge line Dry matter content of the evaporated liquid is regulated.
Bisher geschieht diese Steuerung derart, daß das Ergebnis der Messung des Trockenmassegehalts zur Regelung der#zugeführten I)ampfmenge#herangezogen wird. Bei einem Anstieg des Trockanmassegehalts im Konzentrat wird dabei die Dampfzufuhr gedrosselt, während sie beim Absinken des Trockenmassegehalts erhöht wird. Das Ergebnis der Messung des Trockentnassegehalts im Konzentrat kann auch zur Regelung der Zufuhr der einzudampfenden Flüssigkeit verwendet werden, wobei die Zufuhr bei einem Anstieg des Trockenmassegehalts über einen Sollwert erhöht und bei einem Absinken des Trokkenmassegehalts gedrosselt wird. Diese beiden Verfahren der Steuerung haben den Nachteil einer beträchtlichen Trägheit, d.h. eine Abweichung vom Sollwert des Trockenmassegehalts bleibt über längere Zeit bestehen.So far, this control is done in such a way that the result of the measurement of the dry matter content is used to regulate the # supplied I) vaccine quantity #. With an increase in the dry matter content in the concentrate, the steam supply is reduced throttled, while it is increased as the dry matter content drops. The result The measurement of the dry moisture content in the concentrate can also be used to regulate the supply of the liquid to be evaporated, with the supply increasing the dry matter content is increased above a setpoint and when the dry matter content drops is throttled. Both of these methods of control have the disadvantage of a considerable one Inertia, i.e. a deviation from the target value for the dry matter content remains persist for a long time.
Gemäß einem anderen bekannten Verfahren wird dem eingedampften Konzentrat noch nicht eingedampfte Lösung zugesetzt, bis das Konzentrat in der Abfülirleftung den gewünschten Trockenmassegehalt hat. Dabei ergeben sich jedoch beträchtliche Schwankungen im Produktstrom in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad der Verdampferrbhren.According to another known method, the evaporated concentrate The solution that has not yet evaporated is added until the concentrate is in the bottling area has the desired dry matter content. However, this results in considerable Fluctuations in the product flow depending on the degree of contamination of the evaporator tubes.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Steuern des Trockenmassegehalts im eingedampften Konzentrat, welches beträchtlich weniger träge arbeitet als bekannte Verfahren.The invention provides a method for controlling the dry matter content in the evaporated concentrate, which works considerably less sluggishly than known ones Procedure.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß ein bei der Messung des Trokkenmassegehalts in der Abführleitung erzeugtes Signal der Betätigungseinrichtung eines Absperrventils zuführt, welches die Durchströmung einer an der Dampfzuleitung wenigstens eines der letzten Verdampfer angeschlossenen Umgehungsleitung steuert. In einer Vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird dabei ein der Abweichung der Betätigungseinrichtung des in der Umgehungsleitung angeordneten Absperrventils von ihrer Normalstellung entsprechendes Signal erzeugt und einer die Zufuhr des Dampfs und/oder der Lösung steuernden Einrichtung zugeführt.In a method of the type mentioned at the outset, according to the invention provided that a when measuring the dry matter content in the discharge line generated signal of the actuating device of a shut-off valve, which the flow through at least one of the steam supply line one the last evaporator connected bypass line controls. In an advantageous one Embodiment of the invention is one of the deviation of the actuating device of the shut-off valve arranged in the bypass line from its normal position corresponding signal generated and one the supply of the steam and / or the solution controlling device supplied.
Ein solches Verfahren bewirkt, daß an der Verdampfung im letzten oder vorletzten Verdampfer eine größere oder kleinere Dampfmenge beteiligt ist, so daß sich der Trockenmassegehalt des Konzentrats nach kurzer Zeit auf den Sollwert einstellt. Bei Anstieg des Trockenmassegehalts wird dabei über die Umgehungsleitung eine größere Dampfmenge unmittelbar etwa zu einem Kondensator abgeführt. Um den dadurch eintretenden Dampfverlust klein zuhalten und die Abmessungen des Absperrventils zu begrenzen, bewirkt jede Anderung in der Stellung des Absperrventils eine komplementäre Änderung der Zufuhr von Dampf und/oder Lösung zum ersten Verdampfer.Such a process causes the evaporation in the last or penultimate evaporator a larger or smaller amount of steam is involved, so that the dry matter content of the concentrate adjusts itself to the target value after a short time. If the dry matter content rises, a larger one is generated via the bypass line Amount of steam discharged directly to a condenser, for example. To the thereby entering To keep steam loss small and to limit the dimensions of the shut-off valve, any change in the position of the shut-off valve causes a complementary change the supply of steam and / or solution to the first evaporator.
Dadurch tritt dann mit einer bestimmbaren Verzögerung eine Korrektur des Trockenmassegehalts ein, woraufhin das Absperrventil der Umgehungsleitung wieder in die Normalstellung zurückgestellt werden kann. Dadurch bleibt der Dampfverluft auf ein Mindestmaß beschränkt, ohne daß der Trockenmassegehalt des Konzentrats größeren Schwankungen unterworfen ist.As a result, a correction then occurs with a definable delay the dry matter content, whereupon the shut-off valve of the bypass line again can be reset to the normal position. This means that the steam remains limited to a minimum without increasing the dry matter content of the concentrate Is subject to fluctuations.
Das in Abhängigkeit vom Trockenmassegehalt des Konzentrats erzeugte Signal wird den die Zufuhr zum ersten Verdampfer steuernden Einrichtungen vorzugsweise mit einer einstellbaren Verzögerung zugeführt, so daß geringere, kurzzeitige Schwankungen des Trockenmassegehalts ohne einschneidende Änderungen der Zufuhr zur gesamten Anlage ausgeglichen werden können. Dadurch lassen sich auch als ~Aufschaukeln" bezeichnete Resonanzerscheinungen vermeiden.That generated depending on the dry matter content of the concentrate Signal is preferred to the devices controlling the supply to the first evaporator with an adjustable delay, so that smaller, short-term fluctuations the dry matter content without drastic changes in the supply to the entire system can be compensated. This can also be referred to as "rocking" Avoid resonance phenomena.
Die Erfindung schafft ferner eine Anordnung zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens mit einer Anzahl von in Reihe miteinander verbundenen Verdampfern, von denen jeder folgende Verdampfer mit dem im voraufgegangenen erzeugten Dampf gespeist ist, einer Zuleitung für einen Wärmeträger, insbesondere Dampf, einer zum ersten Verdampfer führenden Zuleitung für eine einzudampf ende Lösung, einem Kondensator, einer am letzten Verdampfer angeschlossenen Abführleitung für die eingedampfte Lösung und einer in der Abführleitung angeordneten Einrichtung zum Bestimmen des Trockenmassegehalts bzw. des spezifischen Gewichts der eingedämpften Lösung. Eine solche Anordnung ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine an der Dampfzuleitung wenigstens eines der letzten Verdampfer angeschlossene Umgehungsleitung mit einem darin angeordneten, regelbaren Absperrventil und durch eine Verbindung zwischen der Einrichtung zum Bestimmen des Trockenmassegehalte und einer Betätigungseinrichtung des Absperrventils.The invention also provides an arrangement for performing the foregoing described method with a number of evaporators connected in series, each of which succeeds vaporizer with the vapor generated in the previous one is fed, a supply line for a heat transfer medium, in particular steam, one for the first vaporizer feed line for a solution to be evaporated, a condenser, a discharge line connected to the last evaporator for the evaporated solution and a device arranged in the discharge line for determining the dry matter content or the specific weight of the evaporated solution. One such arrangement is according to the invention characterized by at least one on the steam supply line the bypass line connected to the last evaporator with a adjustable shut-off valve and through a connection between the device for Determination of the dry matter content and an actuating device of the shut-off valve.
Zur Einsparung von Energie ist zwischen dem regelbaren Absperrventil und der Zuleitung für den Wärmeträger und/oder die einzudampfende Lösung vorzugsweise eine Verbindung vorgesehen, welche bewirkt, daß beim Öffnen des Absperrventils infolge einer Zunahme des Trockenmassegehalts die Zufuhr des Wärmeträgers gedrosselt und/oder die Zufuhr der einzudampfenden Lösung erhöht wird und umgekehrt.To save energy there is an adjustable shut-off valve and the feed line for the heat transfer medium and / or the solution to be evaporated, preferably a connection is provided which causes the shut-off valve to open as a result an increase in the dry matter content throttled the supply of the heat transfer medium and / or the supply of the solution to be evaporated is increased and vice versa.
Im folgenden sind Ausführungebeispiele der-Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. n eine schematisierte Darstellung einer Anordnung mit fünf Verdampfern und rückgekoppelter Regelung der Dampfzufuhr und Fig. 2 eine schematisierte Darstellung einer Anordnung mit Vorwärmung der einzudampfenden Lösung und rückgekoppelt er Regelung der Zufuhr der einzudampfenden Lösung.The following are exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing explained. They show: FIG. N a schematic representation of an arrangement with five evaporators and feedback control of the steam supply and FIG. 2 a schematic Representation of an arrangement with preheating of the solution to be evaporated and fed back he Regulation of the supply of the solution to be evaporated.
Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnungen haben jeweils fünf in Reihe miteinander verbundene Verdampfer 1 bis 5, jeweils mit einem Bündel 6 aus von einer einzudampfenden Lösung durchströmten Röhren. Der erste Verdampfer 1 ist über einen Thermokompressor 7 mit Dampf gespeist (Fig. 1).The arrangements shown in Figures 1 and 2 each have five in series interconnected evaporators 1 to 5, each with a bundle 6 from one solution to be evaporated flowed through tubes. The first evaporator 1 is via a Thermocompressor 7 fed with steam (Fig. 1).
Nahe dem unteren Ende haben die Verdampfer einen Kondensatablauf 8. Ferner erkennt man in Fig. 1 einen Kondensator 9.The evaporators have a condensate drain 8 near the lower end. A capacitor 9 can also be seen in FIG. 1.
Die einzudampfende Lösung wird dem ersten Verdampfer 1 über eine im oberen Teil mündende Leitung 10 zugeführt. Am unteren Ende dieses Verdampfers wird die etwas eingedampfte Lösung in einem Raum 11 aufgefangen und mittels einer Pumpe 12 über eine Leitung 13 zum nächsten Verdampfer 2 befördert. Der durch die Erwärmung in der Lösung freigesetzte Dampf wird in einem Dampfabscheider 14 von der Flüssigkeit getrennt und dem folgenden Verdampfer 2 als Wärmeträger zugeführt.The solution to be evaporated is the first evaporator 1 via an im The upper part of the opening line 10 is supplied. At the bottom of this vaporizer will be the slightly evaporated solution is collected in a room 11 and by means of a pump 12 conveyed to the next evaporator 2 via a line 13. The one from the warming Vapor released in the solution is removed from the liquid in a vapor separator 14 separated and fed to the following evaporator 2 as a heat transfer medium.
Im Röhrenbündel 6 des zweiten Verdampfers 2 wird die über die Leitung 13 zugeführte Lösung etwas stärker eingedampft und anschließend über den Auffangraum 11, den Dampfabscheider 14, die Pumpe 12 und die Leitung 13 dem dritten Verdampfer 5 zugeführt. Dies wiederholt sich bis zum fünften Verdampfer 5, von welchem das Konzentrat dann mittels der Pumpe 12 über eine Abführleitung 15 abgeführt wird. Der Dampfabscheider 14 des zweiten Verdampfers 2 ist über eine Leitung 16 mit dem Thermokompressor 7 verbunden, und der Kondensator 9 ist unmittelbar am Dampfabscheider 14 des letzten Verdampfers 5 angeschlossen. Insoweeit unterscheidet sich die beschriebene Anordnung nicht grundsätzlich von bekannten Anlagen.In the tube bundle 6 of the second evaporator 2, the line 13 supplied solution evaporated somewhat more strongly and then via the collecting chamber 11, the vapor separator 14, the pump 12 and the line 13 to the third evaporator 5 supplied. This is repeated up to the fifth evaporator 5, from which the The concentrate is then discharged by means of the pump 12 via a discharge line 15. The vapor separator 14 of the second evaporator 2 is via a line 16 with the Thermocompressor 7 connected, and the condenser 9 is directly on the vapor separator 14 of the last evaporator 5 connected. In this respect, the one described differs Arrangement not fundamentally of known systems.
Gemäß der Erfindung ist zwischen der Dampfzuleitung des fünften und letzten Verdampfers 5 und dem Kondensator 9 eine Umgehungsleitung 17 mit einem eine Betätigungseinrichtung 19 aufweisenden Absperrventil 18 vorhanden. Die Betätigungseinrichtung 19 ist mit einer Einrichtung 20 zum Bestimmen des Trockenmassegehalts des die Abführleitung 15 durchströmenden Konzentrats verbunden. Ferner ist sie über eine mit Verzögerung arbeitende Steuereinrichtung 21 mit einer weiteren Betätigungseinrichtung 22 eines Absperrventils 23 in einer zum Thermokompressor führenden Dampfleitung 24 verbunden.According to the invention is between the steam supply line of the fifth and last evaporator 5 and the condenser 9 a bypass line 17 with a one Actuating device 19 having shut-off valve 18 available. The actuator 19th is with a device 20 for determining the dry matter content of the discharge line 15 flowing through concentrate connected. Furthermore, she is about to delay working control device 21 with a further actuating device 22 of a Shut-off valve 23 connected in a steam line 24 leading to the thermocompressor.
Die Verdampferanordnung nach Fig. 1 arbeitet folgendermaßen: Im normalen Betriebszustand entspricht der durch die Meßeinrichtung 20 ermittelte Trockenmassegehalt des die Leitung 15 durchströmenden Konzentrats einem Sollwert, wobei sich das Absperrventil 18 in der Umgehungsleitung 17 in einer Nittelstellung befindet und das Absperrventil 23 der Dampfleitung 24 seine Ruhestellung innehat. Bei einem Anstieg des Trockenmassegehalts des Konzentrats in der Leitung 15 erhält die Betätigungseinrichtung 19 ein von der Neßeinrichtung erzeugtes Signal, aufgrund dessen es das Absperrventil 18 weiter öffnet, so daß mehr Dampf ohne Durchströmung des letzten Verdampfers über die Leitung 17 dem Kondensator 9 zugeführt wird. Dadurch findet nun im letzten Verdampfer ein verringertes Eindampfen statt, so daß sich der Trockenmassegehalt des Konzentrats in der ~leitung 15 wieder auf den Sollwert einstellen kann.The evaporator arrangement according to FIG. 1 operates as follows: In normal The operating state corresponds to the dry matter content determined by the measuring device 20 of the concentrate flowing through the line 15 to a setpoint value, the shut-off valve 18 is located in the bypass line 17 in a central position and the shut-off valve 23 of the steam line 24 is in its rest position. With an increase in the dry matter content of the concentrate in line 15, the actuator 19 receives from the Neßeinrichtung generated signal, due to which it the shut-off valve 18 further opens, so that more steam without flowing through the last evaporator via the line 17 is fed to the capacitor 9. This now takes place in the last evaporator reduced evaporation instead, so that the dry matter content of the concentrate in the ~ line 15 can be adjusted to the setpoint again.
Ein bei der Betätigung des Absperrventils 18 erzeugtes Signal wird mit einer gewissen Verzögerung über die Steuereinrichtung 21 der Betätigungseinrichtung 22 des Dampfabsperrventils 23 zugeführt, um die Dampfzufuhr zu drosseln.A signal generated when the shut-off valve 18 is operated is with a certain delay via the control device 21 of the actuating device 22 of the steam shut-off valve 23 to throttle the steam supply.
Die durch die Steuereinrichtung 21 hervorgerufene Verzögerung des von der Betätigungseinrichtung 19 erzeugten Betätigungssignals für das Dampfabsperrventil 23 bewirkt, daß kurzzeitige Schwankungen des Trockenmassegehalts des Konzentrats durch Betätigung des Absperrventils 18 ausgeglichen werden können. Nur bei länger währenden Anderungen des Trockenmassegehalts des Konzentrats findet eine Rückkoppelsteuerung der Dampfzufuhr statt, um den bei der Durchströmung der Umgehungsleitung 17 zum Kondensator 9 auftretenden Dampfverlust zu begrenzen. Gei Abnahme des Trockenmassegehalts des Konzentrats in der Leitung 15 erzeugt die Meßeinrichtung 20 ein anderes Signal, aufgrund dessen die Betätigungseinrichtung 19 die Durchströmung des Absperrventils 18 drosselt. Ein dabei von der Betätigungseinrichtung 19 erzeugtes Signal wird über die Steuereinrichtung 21 mit Verzögerung der Betätigungseinrichtung 22 des Dampfabsperrventils 23 zugeführt, um die Dampf zufuhr zu erhöhen.The delay of the caused by the control device 21 actuating signal generated by the actuating device 19 for the steam shut-off valve 23 causes short-term fluctuations in the dry matter content of the concentrate can be compensated for by actuating the shut-off valve 18. Only for longer A feedback control takes place during changes in the dry matter content of the concentrate the Steam supply instead of when flowing through the bypass line 17 to the condenser 9 to limit steam loss. Gei decrease in the dry matter content of the Concentrate in the line 15, the measuring device 20 generates a different signal, due to which the actuating device 19 prevents the flow through the shut-off valve 18 throttles. A signal generated by the actuating device 19 is via the control device 21 with a delay of the actuating device 22 of the steam shut-off valve 23 supplied to increase the steam supply.
In beiden Fällen weicht dann der Trockenmassegehalt des Konzentrats in der Leitung 15 nach einiger Zeit nach der jeweils anderen Seite hin vom Sollwert ab, worauf die Meßeinrichtung 20 ein Signal erzeugt, um das, Absperrventil 18 wieder in seine Mittelstellung zurückzustellen.In both cases, the dry matter content of the concentrate gives way in line 15 after some time to the other side from the setpoint from, whereupon the measuring device 20 generates a signal to the shut-off valve 18 again to reset to its middle position.
In der Anordnung nach Fig. 2 wird die einzudampfende Lösung zunächst mittels zweier in jeweils einem Dampfabscheider 14 angeordneter Rohrschlangen 26 vorgewärmt. Die vorgewärmte Lösung fließt über eine Leitung 2? dem fünften Verdampfer 5 zu und wird dort eingedampft. Die teilweise eingedampfte Lösung wird von der Pumpe 12 des fünften Verdampfers 5 über eine Leitung 28 drei weiteren Wärmetauscherschlangen 26 zugeführt, welche in Reihe miteinander verbunden und in den Dampfabscheidern 14 des dritten, zweiten und ersten Verdampfers 3 bzw. 2 bzw. 1 angeordnet sind. Schließlich führt die Leitung 28 zu einer weiteren Wärmetauscherschlange 29, welche in einer mit dem ersten Verdampfer 1 über ein Leitungsstück 31 verbundenen Kammer 30 untergebracht ist Die auf diese Weise vorgewärmte Lösung durchströmt dann nacheinander die ersten bis vierten Verdampfer 1 bis 4 und wird von der am vierten Verdampfer angeschlossenen Pumpe 12 über die Leitung 15 abgeführt.In the arrangement according to FIG. 2, the solution to be evaporated is initially by means of two pipe coils 26, each arranged in a steam separator 14 preheated. The preheated solution flows through a line 2? the fifth evaporator 5 and is evaporated there. The partially evaporated solution is released by the pump 12 of the fifth evaporator 5 via a line 28 three further heat exchanger coils 26 which are connected in series and in the steam separators 14 of the third, second and first evaporators 3, 2 and 1, respectively, are arranged. Finally, the line 28 leads to a further heat exchanger coil 29, which in a chamber connected to the first evaporator 1 via a line piece 31 30 is housed The solution preheated in this way then flows through one after the other the first to fourth evaporators 1 to 4 and is from the fourth evaporator connected pump 12 discharged via line 15.
Die Umgehungsleitung 17 führt hier von der Dampfzuleitung des letzten Verdampfers 4 nicht zum Kondensator 9, sondern zur Dampfzuleitung des Vorverdampfers 5. Außerdem unterscheidet sich die Ausführung nach Fig. 2 von der in Fig. 1 dargestellten darin, daß die Rückkoppelsteuerung hier nicht auf die Dampf zufuhr, sondern auf die Zufuhr der einzudampfenden Lösung einwirkt.The bypass line 17 leads here from the steam supply line of the last Evaporator 4 not to the condenser 9, but to the steam supply of the pre-evaporator 5. In addition, the embodiment according to FIG. 2 differs from that shown in Fig. 1 is that the feedback control is not here on the Supply steam, but acts on the supply of the solution to be evaporated.
Die Anordnung nach Fig. 2 hat im wesentlichen die gleiche Wirkungsweise wie die in Fig. 1 gezeigte. Beim Anstieg des Trockenmassegehalts des Konzentrats in der Abführleitung 15 erzeugt die Meßeinrichtung 20 ein Signal, aufgrund dessen die Betätigungseinrichtung 19 den Durchlaß des Absperrventils 18 vergrößert. Ein dabei erzeugtes Signal wird über die Steuereinrichtung 21 mit Verzögerung der Betätigungseinrichtung 22 des Absperrventils 23 in der Zuleitung für die einzudampfende Lösung zugeleitet, um dessen Durchlaß zu vergrößern, so daß der Anordnung eine größere Menge der Lösung zufließt. Dadurch wird dann eine länger anhaltende Erhöhung des Trockenmassegehalts des Konzentrats in der Leitung 15 wieder ausgeglichen.The arrangement of FIG. 2 has essentially the same mode of operation like that shown in FIG. When the dry matter content of the concentrate increases in the discharge line 15, the measuring device 20 generates a signal based on this the actuating device 19 increases the passage of the shut-off valve 18. A The signal generated in the process is transmitted via the control device 21 with a delay of the actuating device 22 of the shut-off valve 23 in the feed line for the solution to be evaporated, to enlarge its passage, so that the assembly a larger amount of the solution flows in. This then results in a longer lasting increase in the dry matter content of the concentrate in line 15 is balanced again.
Die Erfindung ist auch für eine Anordnung mit einer anderen Anzahl von Verdampferstufen verwendbar. Auch kann der Thermokompressor 7 im Rahmen der Erfindung an anderer Stelle angeschlossen sein. Dabei kommt es in jedem Falle darauf an, daß sich Schwankungen des Trockenmassegehalts im fertigen Konzentrat möglichst schnell ausgleichen lassen und daß der Dampfverlust durch die rückgekoppelte Steuerung der Dampf zufuhr und/oder der Zufuhr der einzudampfenden Lösung möglichst gering gehalten wird.The invention is also applicable to an arrangement with a different number can be used by evaporator stages. The thermocompressor 7 can also be used in the context of Invention to be connected elsewhere. In any case, it depends suggest that there are fluctuations in the dry matter content in the finished concentrate as much as possible can be quickly compensated and that the loss of steam due to the feedback control the supply of steam and / or the supply of the solution to be evaporated as low as possible is held.
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