DE2951557A1

DE2951557A1 - Mehrstufige verdampferanlage mit integriertem waermerueckfuehrsystem

Info

Publication number: DE2951557A1
Application number: DE19792951557
Authority: DE
Inventors: Paul Dr.-Ing. 5400 Koblenz Franzen
Original assignee: Maschinenfabrik Buckau R Wolf AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1981-07-02
Also published as: FR2472942B1; IT1209432B; GB2073871B; US4343678A; IT8026729A0; FR2472942A1; CA1178529A; DE2951557C2; JPS5697501A; SE8008876L; GB2073871A

Description

Maschinenfabrik Buckau R. VJoIf, Aktiengesellschaft Grevenbroich

Mehrstufige Verdampferanlage mit integriertem Wärmerückführsystern

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Mehrstufige Verdampferanlage mit integriertem Wärmerückführsystem

Die Erfindung betrifft eine Verdampferanlage mit Wärmerückführsystem, das die in den Brüdendämpfen vorhandene Wärme ohne nennenswerten Einsatz höherwertiger Energie zumindest teilweise in Nutzwärme mit höherer Temperatur umformt und diese dem Verdampfungsprozeß selbst oder einem anderen Prozeß zuführt. Derartige Anlagen werden in Eindampferprozessen in der thermischen Verfahrenstechnik zum Eindicken von Lösungen bzw. zur thermischen Stofftrennung verwendet.

Sie dienen der Verminderung des Primärenergieeinsatzes bei thermischen Stofftrennprozessen durch Wärmerückgewinn unter Ausnutzung insbesondere des latenten Wärmeinhalts der Brüden.

Die Brüden der letzten Verdampferstufe mehrstufiger Anlagen werden in Jet-Kondensatoren verflüssigt und das Kondensat an die Umgebung abgeführt; je nach Temperatur der einzudampfenden Lösung kann ggf. der Brüdendampf durch Wärmeabgabe an die vorzuwärmende

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Lösung teilweise kondensieren. Da von den Brüden an die Lösung jedoch nur so lange Wärme übertragen werden kann, bis die Lösung annähernd die Brüdentemperatur erreicht und der latente Wärmeinhalt der Brüden immer größer ist als die bei diesem Vorgang übertragbare Wärmemenge, muß der größte Teil der Brüdenwärme ungenutzt an die Umgebung abgeführt werden. Wenn die Temperaturdxfferenz zwischen den Brüden der letzten Stufe und dem Heizdampf für die erste Stufe nicht zu groß ist und wenn Art und Zustand der Brüden dies erlauben, können Brüdenkompressoren zur Prozeßdampfrückgewinnung eingesetzt werden, für deren Betrieb unter Umständen mehr Exergie notwendig ist als durch deren Einsatz eingespart werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter vollkommener Ausnutzung insbesondere der latenten Brüdenwärme Heißdampf zu erzeugen, der der ersten oder einer der vorderen Verdampferstufen als Prozeßdampf wieder zugeführt v/erden kann, wodurch der Prxmärenergieeinsatz für die Bereitstellung des Prozeßdampfes erheblisch verringert wird.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß, wie im folgenden beschrieben, gelöst:

Ein Teil des Brüdendampfes der letzten Verdampferstufe wird einem Absorber zugeführt, in dem sich ein ungesättigtes Mehrstoffgemisch befindet, das den Brüdendampf absorbieren kann. Bei geeigneter Wahl der Komponenten des Stoffgemisches wird durch die Absorption der Brüden Wärme bei hohen Temperaturen frei, die zur Erzeugung von Prozeßdampf genutzt wird. Die Entnahme der Absorptionsxfärme kann durch Wärmet aus eher in bekannter V/eise erfolgen. Nachdem das Mehrstoffgemisch den Sättxgungszustand erreicht hat, wird es auf einen niedrigeren Druck gedrosselt und einem Austreiber zugeführt, in welchem durch Zufuhr von Wärme diembsorber aufgenommene Brüdenmenge nun bei niedriger Temperatur wieder aus dem Stoffgemisch ausgedampft wird. Die zur Ausdampfung benötigte Wärme wird dem Teil der Brüden aus der letzten Verdampferstufe entnommen, der nicht bereits dem Absorber zugeführt wurde. Der den Austreiber verlassende Dampf wird bei Umgebungstemperatur kondensiert und mit dem Kondensat der Brüdenmenge, die zur Beheizung des Austreibers herangezogen wurde, gemischt und kann als

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Kesselspeisewasser oder Brauchwasser weiter verwendet werden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,

1. daß die rückgewonnene Wärme auf einem so hohen Temperaturniveau vorliegt, daß sie im Prozeß selbst wieder eingesetzt v/erden kann, ohne daß hierzu nennenswerte Mengen höherwertiger Energie benötigt werden.

2. daß dadurch der Primärenergieaufwand für den Eindampfprozeß bezogen auf die Menge verdampften Lösungmittels gegenüber Verdampfern mit gleicher Stufenzahl erheblich verringert werden kann.

3. daß gegenüber Verdampferanlagen mit angekoppeltem Wärmetransformator der apparative Aufwand für das Wärmerückführsystem bei gleichzeitiger Verminderung der Exergieverluste erheblich kleiner und bei sonst gleichen Temperaturbedingungen eine größere Temperaturerhöhung möglich ist.

4. daß der Kühlmedienbedarf und die thermische Umweltbelastung gegenüber herkömmlicher Verdampferanlagen gleicher Leistung vermindert werden.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Anlage besteht im wesentlichen aus den Verdampfern 1 und ¹I (die Anzahl der Verdampfer kann beliebig gewählt werden), dem Absorber 8, dem Wärmetauscher 9» dem Austreiber Io , dem Kondensator IM und verschiedenen Rohrleitungen, Pumpen und Drosselorganen.

Der Brüden der Verdampferstufe 4, z.B. Wasserdampf, verläßt diesen Apparat über die Leitung 5 mit einer Temperatur von beispielsweise 7o ⁰C. Ein Teil der Brüden wird über die Leitung 7 einem Absorber zugeführt, in dem sich ein ungesättigtes Gemisch aus beispeilsweise LiBr und H₂O bei einem Druck P₁^ o,31 bar befindet. Durch die Absorption des Brüdendampfes durch das LiBrZH₂O-Ge]HiSCh wird Wärme bei einer Temperatur von ca. 113 ⁰C frei, die über Wärmetauscher abgeführt und zur Erzeugung von Prozeßdampf verwendet werden kann. Dieser Prozeßdampf wird über die Leitung 18 zusammen mit dem aus einem Dampfkessel kommenden Frischdampf der Stufe 1 zugeführt. Am Ausgang des Absorbers wird das ge-

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sättigte Gemisch über die Leitung 12 abgezogen und hinter dem Wärmetauscher 9 in der Drossel 21 auf P₂ * o,o23 bar gedrosselt, bevor es in den Austreiber Io gelangt. Dem Austreiber Io wird über die Leitung 6 ebenfalls Brüdendampf zugeführt, der dort in einem Wärmetauschersystem kondensiert und dabei Wärme an das stark konzentrierte Zweistoffgemisch abgibt, wo durch so lange V/asser ausgedampft wird, bis sich wieder die ursprüngliche Zusammensetzung einstellt. Während das nun schwächer konzentrierte Gemisch, das ca. 5 % weniger HpO enthält als das stärker konzentrierte, über die Pumpe 2o auf den höheren Absorberdruck komprimiert und nach Wärmeaustausch mit der stärker konzentrierten Lösung im Wärmetauscher 9 über die Leitung 11 dem Absorber wieder zugeführt wird, gelangt der ausgetriebene Wasserdampf über die Leitung 13 in einen Kondensator IA, wor er durch Wärmeentzug bei Umgebungstemperatur (Kühlwassertemperatur * 17 ⁰C) verflüssigt wird. Das Kondensat wird über die Leitung 16 abgezogen und mit dem Kondensat aus Leitung 15 gemischt. Unter der Annahme, daß die Abdampf - temperatur 7o ⁰C die benötigte Frischdampftemperatur Ho ⁰C

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beträgt und die Kondensation des Austreiberdampfs bei 2o C erfolgt, kann man mit der beschriebenen Anlage aus 1 kg Abdampf ca. o,52 kg Frischdampf
erzeugen, wobei vorausgesetzt ist, daß das Kondensat der ersten Verdampferstufe in Leitung 19 eine Temperatur von Io5 ⁰C besitzt. Die Temperatur des Kondensats in Leitung 17 beträgt ca. 47 ⁰C.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verdampferanlage mit Wärmerückführsystem, das die in den Brüdendämpfen vorhandene Wärme ohne nennenswerten Einsatz höherwertiger Energie zumindest teilweise in Nutzwärme mit höherer Temperatur umformt und diese dem Verdampfungsprozeß selbst oder einem anderen Prozeß zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brüden der Verdampferanlage direkt in einen Absorber geleitet werden, in dem sich ein Mehrstoffgemisch befindet, das diesen unter Wärmeentwicklung vollständig absorbiert.

2.) Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehende Absorptionswärme zur Erzeugung von Prozeßwärme herangezogen wird, die einer oder mehreren Verdampferstufen der Anlage selbst oder einem anderen Prozeß als Heizenergie zugeführt wird.

3.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionswärme zur Be-

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heizung einer nach dem Wärmetransformatorprinzip arbeitenden Absorptionsanlage oder zur Verdampfung eines geeigneten Arbeitsmediums genutzt wird, das dann weiteren Absorbern zum Zweck einer weiteren Temperaturerhöhung der Abwärme zugeführt wird.

4.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrstoffgemisch nach erfolgter Absorption kontinuierlich oder diskontinuierlich in einem Austreiber durch Ausdampfung der absorbierten Komponente regeneriert und anschließend dem Absorber wieder zugeführt wird.

5.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Regeneration des Mehrstoffgemisches benötigte Wärme die gleiche oder eine andere Temperatur besitzt als der in den Absorber geleitete Brüdendampf, insbesondere aber die Kondensationswärme der Brüden aus einer der Verdampferstufen hierzu verwendet werden kann.

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6.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des mit Brüden angereicherten Gemisches in einem Austreiber durch Wärmezufuhr hoher Temperatur und der restliche Teil in einem Austreiber durch Wärmezufuhr niedriger Temperatur regeneriert wird.

7.) Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Austreiber ausgedampfte Komponente bei niedriger Temperatur (z.B. Umgebungstemperatur) verflüssigt wird.

8.) Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der im Austreiber bei hoher Temperatur verdampfte Anteil der absorbierten Komponente etwas oberhalb des Temperaturniveaus der im Absorber erzeugten Prozeßwärme kondensiert und hierbei ebenfalls Prozeßv/ärme erzeugt und der im Austreiber bei niedriger Temperatur verdampfte Anteil bei Umgebungstemperatur kondensiert.

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