DE2952169A1

DE2952169A1 - Verfahren und vorrichtung zum verhindern der sediment-ablagerung in steigrohren von verdampfern

Info

Publication number: DE2952169A1
Application number: DE19792952169
Authority: DE
Inventors: Wenzel 2060 Bad Oldesloe Janda; Heinrich 2000 Hamburg Jansen
Original assignee: SERCK GmbH
Current assignee: SERCK GmbH
Priority date: 1979-12-22
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1981-07-02
Also published as: EP0042844A1; WO1981001839A1; DK288381A

Description

Beschreibunrr:
Die Erfindung betrifft einen Verdampfer zum Herstellen von Süßwasser aus salzhaltigem Rohwasser oder Brackwasser bestehend aus einem von wärmeabgebendem Strömungsmedium durchströmten Verdampferkessel und einem sich zwischen oberem und unterem Kesselboden im wesentlichen vertikal erstreckenden Bündel von Steigrohren, die unter dem unteren Kesselboden mit Rohwasser gespeist werden und über dem oberen Kesselboden in einen Separationsraum einmünden, der in seinem oberen Bereich einen zum Kondensator führenden Dampfauslaß und in seinem unteren Bereich einen Auslaß für die vom Dampf mitgerissene Restlauge aufweist.
Verdampfer der vorgenannten Art haben den seit Jahrzehnten bekannten aber noch immer nicht in befriedigender Weise überwundenen Nachteil, daß je nach der Zusammensetzung des Rohwassers die Innenwände der Steigrohre sehr stark durch Sediment-Ablagerungen verkrusten, so daß einerseits der liär:neaustausch ganz erheblich vermindert und andererseits der Durchflußquerschnitt stetig kleiner wird.
Es ist bereits bekannt, die Steigrohrbündel von Verdampfern von Zeit zu Zeit außer Betrieb zu setzen, um sie mit stangenförmigen Bürsten oder Kratzern oder auch durch chemische Verfahren von den Ablagerungen und Sedimenten zu befreien.
Da die Sedimente sehr hart sind, kommt es bei diesen Reinigungen auch sehr oft zu Zerstörungen, ganz abgesehen von den Verlusten, die sich durch die Betriebsstillegung und die Reinigungszeit ergeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Innenwandungen aller Steigrohre ständig sedimentfrei zu halten, so daß die vorerwähnten Ausfallzeiten in Fortfall kommen.
Ausgehend von der Erkenntnis, daß die Sedimente an den Innenwandungen der Steigrohre am leichtesten in status nascendi zu beseitigen sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Innenwandungen aller Steigrohre während der Verdampfungsarbeit ständig mit sich über die Länge der Steigrohre erstreckenden Schraubenfedern zu beaufschlagen, die mit geringem Spiel in den Steigrohren geführt sind und in axialer Richtung motorisch über einen Hub hin- und herbewegt werden, der größer ist als der Abstand der Federwindungen.
Die Unteransprüche beinhalten besonders vorteihafte Ausgestaltungen eines Verdampfers zur Durchführun des vorstehend geschilderten erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdampfers beschrieben, bei dem eine kontinuier]icie Reinigung der Steigrohrinnenwandungen erfolgt.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen vertikalen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Verdampfer, Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II der Fig. 1 in etwas größerem maßstab, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil der Tragplatte mit dort verankerten Schraubenfedern, Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform, Fig. 5 fünf verschiedene Querschnittsformen für den für die Schraubenfedern verwendeten Draht, Fig. 6 einen der Fig. 1 entsprechenden vertikalen Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung mit Exzenterantrieb und Fig. 7 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie Vil-Vil der Fig. 6 in vergrößertem Maßstab Der in Fig. 1 dargestellte Verdampfer für die Herstellung von Süßwasser aus salzhaltigem Rohwasser oder Brackwasser besteht aus einer Vielzahl von bündelartig zusammengefaßten Steigrohren die sich in dem Verdampferkessel 1 zwischen einem unteren Kesselboden 2 und einem oberen Kesselboden 3 erstrecken und in diesen Böden, beispielsweise durch Einwalzen, befestigt sind.
Seitlich am Kessel 1 befindet sich ein Einlaß 5 und ein Auslaß 6 für die Durchleitung eines wärme-abgebenden Strömungsmedium H. Unterhalb des Kesselbodens 2 ist ein äußerer Kesselboden 7 aufgesetzt, in dem sich ein Einlaß ftir das Rohwasser R befindet.
Das bei 8 beispielsweise über eine Pumpe zugeführte Rbhwasser R steigt über die Steigrohre 4 nach oben und verdampft. In der Fig. 1 ist das Niveau des Heizdampf-Kondensates mit NH eingezeichnet.
Mit einem Flansch 9 ist oberhalb des Kesselbodens 3 auf den Kessel 1 ein Separationsgehäuse 10 aufgesetzt. Der von diesem Gehäuse 10 umschlossene Separationsraum11ient zur Aufnahme des durch die Steigrohre 4 nach oben geförderten Dampfes und der mitgerissenen Restlauge. Aufgrund der relativ Ausdehnung des Separationsraumes kann sich in dessen unteren Bereich die Restlauge S ansammeln, die dann iiber einen seitlichen Anschluß 12 des Separationsgehäuses 10 abgeführt werden kann. Auch hier ist das Niveau der Restlauge bzw der Sole mit N5 eingezeichnet. Der im wesentlichen laugenfreie Dampf im oberen Teil des Separationsgehäuses 10 kann über einen seitlichen Auslaß 13 abgeführt und in an sich bekannter Weise zu einem Kondensator geleitet werden.
Der soweit beschriebene Verdampfer ist an sich bekannt und als konventionell anzusprechen.
Um die Betriebs- und Lebensdauer dieses Verdampfers zu vergrößern, die bisher in starkem Maße durch Sedimentablagerungen @@@@@@@@@@@ @@@ @@eigiohr @@@ @egrenzt @@@, ist erfindungsgemäß eine während der Verdampfungsarbeit ständig arbeitende Reinigungsanlage vorgesehen. Zu dieser Reinigungsanlage gehört eine Tragplatte 14, die über Streben 15 und eine Kolbenstange 16 mit dem Kolben 17 eines Kolben-Zylinder-Antriebes verbunden ist. Der Kolben 17 ist in einem Zylinder 18 ange-@@@@@@, welcher über selpe Anschlüsse 19 und 20 in wechsclnden Richtungen beaufschlagt werden kann, um die Kolbenstange 16 periodisch auf- und abzubewegen. Der Zylinder 18 ist auf die Oberseite cles Separationsgehäuses aufgesetzt, wo eine Führung 21 für die Kolbenstange 16 vorgesehen ist. Als Antriebsmedium für den Kolben-Zylinder-Antrieb dient vorzugsweise in wechselnden Richtungen zugeführtes Hydraulik-Oel. Ein pneumatischer Antrieb ist ebenfalls denkbar. Für den Fachmann ist es auch selbstverständlich, daß man die Kolben-Zylinder-Ariordnung auch durch eine wechselnd arbeitende Elektro-Magnet-Anordnung ersetzen kann.
Die Tragplatte 14, die in der Fig. 2 zum Teil in einer Unteransicht erkennbar ist, dient zur Verankerung einerVielznhl von Schraubenfedern 22, von denen jede einzelne in einem der Steigrohre 4 geführt ist. Die Schraubenfedern 2? greifen mit geringem Spiel in die Steigrohre 3 ein und behindern aufgrund der in der Schraubenfeder vorhandenen Mittelöffnung nur in ganz geringem Umfange die Strömung des aufsteigenden Dampfes und der mitgerissenen Rcstlauge. Die Schraubenfedern 22 erstrecken sich im wesentlichen über die volle Länge der Steigrohre 4 und überbrUcken auch noch die maximale Hubhöhe zwischen den oberen Enden der Steigrohre 4 und der Unterseite der Tragplatte 14.
Der Federdraht der Schraubenfedern 22 kann einen beliebigen Querschnitt haben. Die Querschnitte des Federdrahtes sind in der Fig. 5 in vergrößertem Maßstabe dargestellt. Die einfachste Ausbildung des Federdrahtes zeigt die Fig. 5 bei d in Form eines kreisförmigen Querschnittes. Es kann aber auch daran gedacht werden, einen von der Kreisform abweichenden rluerschnitt gemäß Fig. 5c zu verwenden, wo der Drahtumfang mit stärkster Krümmung ;jeweils nach außen, d.1. gegen die Innenwand der Steigrohre 4 gerichtet ist. Noch stärkere Schabeeffekte der Schraubenfedern 22 erreicht man durch eckige, d.h..
rhombisehe oder quadratische Querschnitte gemäß Fig. 5a und Sb.
Der Hub der Tragplatte ist bezogen auf die Steigung der Schraubenfedern so bemessen, daß kein Teil der Innenwand der Steigrohre 4 unbeaufschlagt bleibt.
Wenn während des Verdampfunt svorganges mit dem hin- und hergehenden Antrieb die Tragplatte 14 auf- und abbewegt wird, scheuern die Außenteile der Schraubenfedern 22 jegliche Ablagerungen von den Innenwänden der Stei rohre 4 ab. Diese Ablagerungen, Verkrustungen oder Sedimente sind erfahrungsgemäß in status nascendi sehr leicht abhebbar, so daß die ständige Reinigungsarbeit weit weniger Kraft erfordert als die bisher durchgeführten Reinigungsarbeiten, die man nach Ausschaltung der Anlage mit Stahlbürsten oder dergleichen vornahm.
Die Verankerung der oberen Enden der Schraubenfedern zeigen die Fig. 2, 3 und 4. Gemäß Fig. 3 sind die Schraubenfedern 22 in der Nähe ihres oberen Endes mit engbeieinander liegenden Windungen 22a versehen. Dieser Windungsteil 22a liegt bündig an der Unterseite der Tragplatte 14 an und umGibt eine Bohrung 24, durch die ein hakenförmiges Bunde 23 der Schraubenfedern bis zur Oberseite der Tragplatte 14 hindurchragt. Durch diese hakenförmigen Endteile 23 der Schraubenfedern kann man Querstangen 25 anordnen, die sich iiber eine Mehrzahl von Bohrungen 24 erstrecken und zur Aufhängung der dort vorragenden Federenden dienen. Es ist aus Fig. 3 erkennbar, daß der in den Steigrohren 4 aufsteigende Dampf seinen Weg nehmen kann durch den Innenteil der Schraubenfedern 4 und die Bohrung 24 zum Separationsraum 11.
Durch den eng an der Unterseite der Trag@latte 14 anliegenden Federteil 22a und die Querstangen 25 sind die Federenden fest mit der Tragplatte 14 verbunden.
Bei der abgewandelten Ausfiihrungsform gemäß Fig. 4 ist die Bohrung 24 als Stufenbohrung ausgebildet, wobei ein erweiterter Teil 26 die engbeieinander liegenden Federwindungen 22a aufnimmt, die sich dann an der Stufenfläche 27 am Übergang zwischen den Bohrungsteilen 2/l und 26 abstützt.
Die Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform für den Antrieb der Tragplatte 14, deren Größe auch hier dem Innenquerschnitt des Separationsgehäuses 10 angepaßt ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 dient zur Erzeugung der Hin- und Herbeweung ein Getriebemotor 33, der die in den Lagern 30 und 31 des Separationsgehäuses 10 gelagerte Exzenterwelle 32 antreibt. An ihren beiden Enden trägt die Exzenterwelle 32 Exzenterscheiben 34, die zur Führung von Exzenterringen 35 dienen(Fig. 7). lit den Exzenterringen 35 ist über einen Arm 36 ein Lagerbolzen 37 verbunden, welcher in ein Lager 38 eingreift, welches fest mit der Tragpatte 14 verbunden ist. In allen übrigen Beziehungen ist die Anordnung gemäß Fig. 6 mit der Anordnung gemäß Fig. 1 identisch.
Falls es sich erforderlich erweisen sollte, die Tragplatte 14 noch zusätzlich zu der ohnehin durch die Federn vorgegebenen Führung axial zu führen, lc(5nnen an mindestens drei Punkten des Umfanges der Tragplatte 14 Führungsbolzen 28 vorgesehen sein, denen als Gegenführung am Außenumfang liegende Steigrohre dienen, in welche die Führungsbolzen 23 mit entsprechendem Spiel eingreifen. Diese Führungsbolzen 28 können dann auch noch zusammen mit einem vorragenden Ende eines Steigrohres 4 zur Aufnahme einer Schraubenfeder 29 dienen, die sich einerseits am oberen Kesselboden 3 und andereseits an der Unterseite der Tragplatte 1/! abs-tfitzt. Iliertiroh ist es mö{rlich, ein Teil des Gewichtes der Tragplatten der Schraubenfedern zu kompensieren.
Eine entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestaltete Verdampferanlage, die in jeder Weise befriedigend arbeitete, enthielt in einem Verdampferkesoel mit. einem Durchmesser von 850 mm 841 Steigrohre 4 mit einem Außendurchmesser von 19 mm und einem Innendurchmesser von 17 mm. Die Rohre hatten einen gegenseitigen Minimalabstand von 5 mm. Die in die Steigrohre 4 eingreifenden Schraubenfedern 22 wurden aus einem Federdraht mit 2,25 mm Draht-Durchmesser gewickelt, so daß innerhalb der mit Federn versehenen Steigrohre ein freier Querschnitt mit einem Durchmesser von 12,5 mm für den aufsteigenden Dampf verbleibt.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern der Sediment-Ablagerung in Steigrohren von Verdampfern Patentansprüche: 1. Verfahren zum Verhindern der Sedimentablagerung in den von außen beheizten Steigrohren von Verdampfern für die Herstellung von Süßwasser aus salzhaltigem Rohwasser oder Brackwasser dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandungen aller Steigrohre während der Verdampfungsarbeit ständig mit sich über die Länge der Steigrohre erstreckenden Schraubenfedern beaufschlagt werden, die mit geringem Spiel in den Steigrohren geführt sind und in axialer Richtung motorisch über einen Hub hin- und herbewegt werden, der größer ist als der Abstand der Federwindungen.
2. Verdampfer zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bestehend aus einem von wärme-abgebendem Strömungsmedium durchströmten Verdampferkessel und einem sich zwischen oberem und unterem Kesselboden im wesentlichen vertikal erstreckenden Windel von Steigrohren, die unter dem unteren Kesselboden mit Rohwasser gespeist werden und über dem oberen Kesselboden in einen Separationsraum einmünden, der in seinem oberen Bereich einen Dampfauslaß und in seinem unteren Bereich einen Restlaugenauslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß über den Austrittsöffnungen der Steigrohre (4) im Separationsraum (11) eine dem Biindelquerschnitt angepaßte, sich parallel zum benachbarten Kesselboden (3) erstreckende Tragplatte (14) angeordnet ist, welche mit einem hin- und hergehenden Antrieb (16 - 20; 30 - 38) auf- und abbewegbar ist und als Verankerung fiir clie oberen Enden (23) einer Vielzahl von Schraubenfedern (22) dient, welche jeweils in eines der Steigrohre (4) mit geringem Spiel eingreifen und sich über deren volle Länge erstrecken.
3. Verdampfer nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Schraubenfedern (22) mindestens d ln Zweifachen des Schraubendrahtdurchmessers entspricht.
4. Verdampfer nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (14) mit einem Kolben-Zylinder-Antrieb (16 - 20) versehen ist.
5. Verdampfer nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (14) mit einem Exzenterantrieb (30 - 38) versehen ist.
6. Verdampfer nach Anspruch 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtquerschnitt der Schraubenfedern (22) kreisförmig ist (Fig. 5a).
7. Verdampfer nach Anspruch 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Draht der Schraubenfedern (22) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt hat (Fig.5a,b,c).
8. Verdampfer nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtquerschnitt der Schraubenfedern (22) eckig, vorzugsweise quadratisch oder rhombisch ist (Fig. 5a,b)
9. Verdampfer nach Anspruch 2 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß zur Verankerung der oberen Enden der Schraubenfedern (22) in der Tragplatte (14) Bohrungen (24) angeordnet sind, durch die hakenförmig umgebogene Teile (23) der Federenden hindurchragen und sich auf Querstangen (25) abstützen, die an der von den Schraubenfedern (22) abgelegenen Seite der Tragplatte (14) angeordnet sind und sich über eine Mehrzahl von Tragplattenbohrungen (24) erstrecken.
10. Verdampfer nach Anspruch 2 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (22) im Bereich ihres hakenförmigen Endes (23) mit endbeieinander liegenden Windungen (22a) ausgebildet sind.
11. Verdampfer nach Anspruch 2 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (14) gegenüber dem oberen Kesselboden (3) mit einer Axial-Führung (28/4) abgestützt ist.
12. Verdampfer nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Axial-Führung (28/4) aus mindestens drei an der Tragplatte (14) befestigten Fithrungsbolzen (28) besteht, die mit Gleitsitz in die Bohrung von außenliegenden Steigrohren (4) eingreifen.
13. Verdampfer nach Anspruch 11 und 12 dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Axial-Führungen (23/4) Schraubendruckfedern (29) vorgesehen sind, die die Tragplatte (14) auf dem oberen Kesselboden (3) abstützen.