DE301447C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 856. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. August 1915 ab.

Die Kühlung von Kondensatiorisanlagen erfolgt entweder durch stets frisches Rohwasser (Flußwasser), oder es macht eine bestimmte Wassermenge einen Kreislauf durch die Anlage. Damit die im Kondensator aufgenommene Wärme abgeführt wird, benutzt man Rückkühlanlagen bekannter Konstruktionen (Gradierwerke, Kühlteiche o. dgl.). Bei der Rückkühlung geht durch die Verdunstung und

ίο Undichtigkeiten ein Teil des Wassers verloren, weicher durch Zusatzwasser ersetzt -werden muß. Da nur immer reines Wasser verdunstet, so bleiben die mineralisch gelösten Teile im Kühlwasserkreislauf zurück und reichern sich dort an, so daß sie außerordentlich lästig werden durch Inkrustierung oder Verschlam-.mung der Kühlrohre u. dgl.. Hierdurch leidet wiederum der Wärmeübergang und das im Kondensator zu erzielende Vakuum. Beispielsweise macht 1 Prozent Vakuumverschlechterung einen Dampfmehrverbrauch von ι¹/,, bis 2V₂ Prozent aus.

Zur Vermeidung dieser erheblichen Nächteile sind verschiedene Wege vorgeschlagen, und zwar reinigte man das Zusatzwasser chemisch, um überhaupt keine mineralischen Stoffe in den Kühlwasserkreislauf gelangen , zu lassen. Bei den großen Wassermengen und ■·. mangels einer genügenden Vorwärmung ist dieses Verfahren kostspielig und von mangelhaftem Erfolge. Eine chemische Behandlung hat nur dann Erfolg, wenn das Wasser während des Reinigungsprozesses .-auf etwa 70 bis 8o° erwärmt ist. Diese Wärme würde aber wieder verloren gehen müssen, da das Wasser kühlend wirken soll. Auch durch eine sogenannte Massenwirkung chemischer Reaktionen würde wiederum der Mangel auftreten, daß das stark alkalische Wasser Rohrleitung und Kondensator angreifen würde.

Ein anderer Vorschlag geht dahin, das Zusatzwasser in einer besonderen Nebenleitung über einen Teil des Kaminkühlers zu leiten, um es hier zu belüften und etwaiges Eisen auszuscheiden. Auch soll dieses Zusatzwasser nötigenfalls durch Zusatz von Chemikalien gereinigt werden unter gleichzeitiger Erwärmung dieses Wassers durch einen Teil des - warmen Kühlstromes, der der Ausgußleitung entnommen werden soll.

Auch diese Methode ist wenig befriedigend, weil das mangelhaft gereinigte Wasser in seinem Kreislauf über Kondensator und Kamin- · kühler sich doch'wieder an der verbliebenen Resthärte anreichert. Da man also auf diescm Wege dem Übelstande bisher mit Erfolg nicht beikommen konnte, half man sich dadurch, daß man die Rohre imprägnierte oder periodisch reinigte, und zwar mechanisch durch Bürsten, Schaber o. dgl., oder indem man den Kondensator mit einer verdünnten Säure auffüllte, welche die Inkrustationen auflöste und in Schlammform überführte, um sie alsdann herauszuspülen.

Gemäß der Erfindung sollen nun die Übelstände in der Weise beseitigt werden, daß dem zirkulierenden Wasserstrom· auf dem Wege vom Kondensator zur Rückkühlanlage, also -innerhalb des Kreislaufes, ein Fäll- oder mechanisches Reinigungsmittel beigemischt wird. Dies ist von außerordentlicher Bedeutung. Jedes Wasser, selbst vorgereinig-

(2. Auflage, ausgegeben am 14. Januar rgrS.I

tes, hat eine Resthärte, die durch die 'Verdunstung. im Kaminkühler sich rasch anreichert und daher erfolgreich erst beseitigt werden kann in diesem wiederholten Kreislauf, und zum andern begünstigt die vom Kühlwasser im Kondensator aufgenommene Wärme eine chemische Reaktion außerordentlich, die noch weiter fortgesetzt wird auf dem . Rückkühlwcge durch den Kaminkühler, wo

ίο das Wasser in viele einzelne Strahlen unterteilt und belüftet wird. Die chemische Reaktion geht schneller und gründlicher vor sich und es bedarf keines Übermaßes eines chemischen Fällungsmittels. Bei einer Beifügung mechanischer Reinigungsmittel treten die gleichen Erscheinungen auf. Zu letzterem Zwecke haben das, für Kesselwasserreiriigung an sich bekannte Bimsteinpulver sowie Kristalle 'aus schwefelsaurem Kalk ein besonders günstiges Verhalten gezeigt. Das Bimsteinpulver hat den Vorteil, daß es sich im'Wasser schwebend erhält und erst dann untersinkt, wenn genügend Kalkkristalle an ihm niedergeschlagen sind. Es gehen daher keine Teilchen .wirkungslos verloren. Die Kristalle aus schwefelsaurem Kalk, welche in besonders feiner Form ausgeschieden und hergestellt sein müssen, haben die Eigenschaft, die Ausfällung· der Härtebildner dadurch zu begünstigen, daß sich weitere Kristalle aus der Lösung an sie ansetzen.

Man kann nun diese Beifügung des Fällungsmittels dauernd oder in bestimmten Zeitabständen vornehmen, jedoch empfiehlt sich das letztere, indem man das Wasser bis zu einem gewissen Grade sich anreichern läßt. Es tritt alsdann eine umgekehrte Massenwirkung der in Lösung befindlichen Stoffe in bezug auf das Fällungsmittel ein, und außerdem hat man keinen leicht alkalischen Überschuß zu befürchten, der sich bei dauerndem Zusatz durch Angriffe nachteilig bemerkbar macht. AVohl hat sich der periodische Überschuß eines Fällungsmittcls als nützlich erwiesen, indem derselbe in der Rückkühlanlage selbst gewissermaßen aufgesogen und nach und nach an das sich wieder.mit Härtebildnern anreichernde Wasser abgegeben wird, ohne bis zum Kondensator zu gelangen. In diesem Falle wirkt der Zusatz über den Zeitpunkt der beendigten . Beimischung hinaus, ohne daß Angriffe in dem hierfür empfindlichen Teil der Anlage zu befürchten sind, denn schließlich würde jeder mitgespülte

Überschuß noch im Schlamm des Sammelbehälters neutralisiert werden.

Gemäß der Erfindung sollen nun weiter die chemischen Zusätze durch Frischdampf aufgelöst werden, und das Zufließen in die Kühlwasserleitung soll unter dem Druck dieses Dampfes erfolgen. Hierdurch wird erreicht, daß man nicht zu große Mengen einer Lösung zu bereiten hat, sondern daß sich die Lösung selbst bildet in dem Maße, wie sie verbraucht wird. Auch daß die Lösung warm in die Leitung eingeführt wird, ist von Vorteil in bezug auf die schnelle Reaktion des Fällungsmittels.

Dadurch daß das Fällungsmittel unter Druck des auflösenden Dampfes steht, kann es weiter zu einer beliebig höher gelegenen Stelle der Leitung gedrückt werden, und es besteht auch namentlich im Winter keine Befürchtung, daß derartige Zubringerleitungen zufrieren, wie dieses sonst leider zu oft der Fall ist und zu Betriebsstörungen führt. Die Beimischung des Fällungsmittels erfolgt bei den bekannten Reinigerverfahren nun meistens dadurch, daß das Wasser einer dauernden Kontrolle durch eine hierfür angestellte Person, und zwar durch Analysen, unterliegt. Dieses Verfahren würde bei einer unterbrochen stattfindenden Beimischung von Fällungsmitteln, wie das hier der Fall ist, unsicher und kostspielig sein. Es ist allerdings bereits bei der Reinigung von Kesselspeisewasser vorgeschlagen, diese Zusätze in der Weise selbsttätig' zuzuführen, daß das zu reinigende Wasser einer Lichtquelle ausgesetzt ist, der gegenüber sich ein Selenpräparat befindet. Letzteres ist empfindlich in bezug auf seinen elektrischen AViderstand gegenüber der, Lichtbestrahlung, und indem das Wasser verschiedene Trübungsgrade zeigen soll, wird angenommen, daß hierdurch der elektrische Widerstand bzw. die Lichteinwirkung beeinflußt wird und erstere zur Betätigung irgend wel-[ eher Auslösevorrichtungen für das Zumischen eier Chemikalien sich benutzen lassen. Es ist dies aber mehr als fraglich, wenn man bedenkt, daß es kristallklares, sehr hartes Wasser und schmutziges, weiches. Wasser gibt, kurz, daß der Trübungsgrad des Wassers, keineswegs mit dessen Härte identisch ist.

Gemäß der Erfindung soll die Beimischung des Fällungsmittels selbsttätig in der Weise geschehen, daß die Widerstandsvermehrung zweier in die Kühlleitung eingeschalteter Elektroden die Zuführung des Fällungsmittels auslöst. Es wird bei dieser Maßnahme angenom- ! men, daß zwei in die Kühlleitung eingesetzte Elektroden sich allmählich mit einer Kristall- ; haut überziehen, wodurch der Leitungswiderstarid erhöht wird. Erreicht dieser ein vorher bestimmtes Höchstmaß, so wird die Zuführungseinrichtung für das Fällungsmittel ausgelöst, und das alsdann den Kondensator durchströmende Wasser erhält wieder eine größere Löslichkeit bzw. auch eine geringere Alkalität, welche die Kristallhaut der Elektroden auflöst und die, Zuführungseinrichtung für das Fällungsmittel wieder abstellt.' Die-

ses Spiel wird sich bei jeder Anreicherung wiederholen.

Die Zuführung des Fällungsmittels kann in bekannter Weise durch Pumpen erfolgen, welche wie hier z. B. zweckmäßig.durch Elektromotore angetrieben werden. Das in¹ die Kühlleitung eingeschaltete Dauerstromrelais schaltet den Elektromotor ein und aus und regelt dadurch die Zufuhr des Fällungsmittels.

Muß man bei sehr schlechten Kühlwasserverhältnissen eine starke Verunreinigung des Gradierwerkes o. dgl. befürchten, so ist die -Aufgabe nicht zu umgehen, die ausgefällten, angereicherten, mineralischen Stoffe außerhalb des Kühlstromes zu bringen. Dies soll gemäß der Erfindung dadurch geschehen, daß eine außerordentlich innige Mischung auf einer kurzen Rohrstrecke zwischen Kühlwasser und Zusatz erfolgt und daß alsdann die ausgefällten Produkte durch eine Fangeinrichtung außerhalb des Kühlstromes gebracht werden. Um dieses zu erreichen, soll das Verfahren so ausgeführt werden, daß in die Ausgußleitung des Kühlwassers ein Rohrstück mit einem Verteilungssystem für das Zusatzmittel und darunter ein zweites Rohrstück eingesetzt wird mit einem. Schraubengang. Durch letzteren erhält der Kühlstrom eine wirbelnde Bewegung, und das eingeführte Zusatzmittel wird auf kurzem Wege' gleichmäßig auf den Wasserstrom verteilt. Dabei erscheint es allerdings als wesentlich, daß das Zusatzmittel selbst schon günstig, untcrteilt ist, und für diesen Zweck wird ein sternförmiges Rohrsystem oder eine Rohrspirale als neu und wirkungsvoll erachtet, welche mit kleinen Ausflußöffnungen versehen sind. Fließt das Zusatzmittel unter einem genügenden Druck zu, so kann es auch durch eine Streudüse in das Kühhvasser eingeführt werden. Hinter der Zuführungsstelle, nachdem die Mischung von Kühlwasser und Zusatz genügend durchgeführt und die Reaktion eingetreten ist, wird in die Ausgußleitung eine an sich bekannte feststehende Abschleuderungswandung eingefügt, die z. B. aus einem Schräubenblech bestehen kann, wodurch die spezifisch schwereren Schlammstoffe an die Wandung geschleudert werden. Hier können sie in einer Rohrtasche abgefangen und zu einem Filter oder Absetzkasten geführt werden. Die Schraubenfläche kann auch ein sich drehendes Filter oder eine sonstige mit versetzten Prallflächen versehene Einrichtung sein, durch welche die Schlammteile abgefangen werden. Ist die durch die Rohrtasche abgeführte Wassermenge erheblich, so wird man sie ebenfalls rückkühlen können.

Es erscheint in dem Falle vorteilhaft, dieses Wasser in eine besondere Abteilung des Kaminkühlers 0. dgl. einzuführen, und zwar unabhängig von dem übrigen Wasser. Diese Abteilung würde öfter wegen des Schlammabsatzes gereinigt werden müssen, was um so leichter auszuführen ist, als ja nicht die gesamte Rückkühlanlage einer besonderen Entschlammung bedarf.

In beiliegender Zeichnung ist die Anwendung der verschiedenen Mittel beispielsweise dargestellt und es soll an dieser daß Verfahren erklärt werden.

Das Kühlwasser des Kondensators a (Fig. 1) verläßt durch den Stutzen b die Wasserkammer und wird durch die Leitung c zum Kühlturm oder zu einer sonstigen Rückkühlanlage geführt. Auf diesem Wege soll nun das Fällungsmittel zugesetzt werden, und zwar kann dies von Hand geschehen oder aber, wie dies hier dargestellt ist, selbsttätig durch zwei Elektroden d, welche in den Kühlstrom reichen. Die zu diesen Elektroden führende Leitung e, e¹ führt auch um einen Magnet f, welcher bei normaler Stromstärke der Leitung e eine Sekundärleitung g, g¹ dadurch geöffnet hält, daß ein Kontakthebel h angezogen und dadurch von dem zweiten Polt entfernt gehalten wird. Steigert sich der Widerstand der Elektroden d, so wird dadurch die Stromstärke verringert und der Magnet / geschwächt, so daß der Hebel h unter dem Zug einer Gegenfeder gegen den Kontakt i zurückfällt und den Stromkreis g, g¹ schließt. Hierdurch wird ein kleiner Elektromotor k mit Pumpe I in Tätigkeit gesetzt. Letztere saugt durch die Leitung m aus einem Bassin η ein Fällmittel (Sodalösung) hoch, um dieses durch das Rückschlagregulierventil 0 in das Rohrstück p der Leitung c zu drücken. In diesem Rohrstück p befindet sich ein Verteilungsorgan für das Fällmittel, bestehend aus einem sternförmigen Rohrsystem oder einer Rohrspirale q. In dem darunter befindlichen Rohrstück s befindet sich ein Schraubengang, durch welchen das Wasser in Wirbelungen versetzt'wird¹, so daß die über diesem Wasserwirbel eintretende Sodalösung innig mit dem Wasser gemischt wird. Die Ausfällung der Bestandteile erfolgt nun auf dem weiteren Leitungswege zum Rückkühlsystem. Hier scheiden sich die Härtebildner in fester Form aus und setzen sich entweder in dem Rückkühlraum ab oder sammeln sich im Hauptwasserbecken, von wo der Schlamm von Zeit zu Zeit abgelassen wird.

Die Einrichtung nach Fig. 2 ist im Grunde dieselbe, unterscheidet sich jedoch nur in der Art der Herstellung und Zuführung des Fällungsmittels sowie in der Entfernung der ausgeschiedenen Schlammteile. Die Leitung 'in für die Zuführung des Fällungsmittels führt zu einem Behälter I, welcher durch eine Lei-

Claims (12)

1. lung u mit irgendeiner Frisch- oder Abdampfleitung verbunden ist, die aber immerhin einen geringen Überdruck hat, der so stark ist, daß er 'das in dem Behälter t sich bildende Kondensat durch die Leitung m in den Stutzen ρ zu drücken vermag. Den Frischdampf kann man auch durch ein Reduzierventil auf das gewünschte Maß bringen, und die Wandungen i des Behälters t sind so bemessen, daß soviel I Kondensat entsteht, als im Höchstfalle für die Kühhvasserleitung benötigt wird. Die Soda ο. dgl. wird durch den Bügelverschluß υ cing'efüllt und durch einen kegelförmigen Einsatz w an die Außen wandungen des Behälters t gelagert. Hierdurch wird erreicht, daß das bei dem Kondensationsvorgang sich bildende Kondensat auch in vollem Maße zur Auflösung der Soda gleichmäßig herangezogen wird, was λ-οη Wesentlichkeit ist für den gleichmäßigen Erfolg des Fällungsprozesses. In dem Maße, wie die Soda an der Seite und unten von dem Kondensat weggelöst wird, gleitet sie auf der kegelförmigen Wandung immer wieder nach, und zwar der Behälterwand zu. Der kegelförmige Einsatz w ist unten mit Öffnungen versehen und ebenso ein eingelegtes Bodenblech, so daß die Sodalösung sich im Innern des keg'elförmigenEinsatzes sammelt und von hier aus in die Mündung der Leitung m eintritt. Aus dieser wird sie vermöge des Überdrucks in die Kühl wasserleitung gebracht und fördert, da die Sodalösung noch etwas warm ist, so, eben auch vermöge dieses Umstandes, die Schnelligkeit des Ausscheideproz'esses. Bei dem Behälter« (Fig. 1) hätte eine besondere Beheizung' erfolgen müssen, wenn man den gleichen Vorteil, nämlich heiße Lösung, erreichen wollte, was bei der beson- j deren Ausführungsform des Behälters t j

   (Fig. 2) und der Art der Zuführung der Sodalösung nicht notwendig erscheint.

   Der sich bildende Schlamm und auch die mechanisch beigefügten Fällungsmittel sollen nun aus dem Kühlwasserstrom abgefangen werden; es geschieht dies beispielsweise dadurch, daß hinter dem Rohrstück p ein an sich bekanntes Schraubenrohr χ angeordnet ist, durch welches eine Zentrifugierung des Kühlwassers stattfindet. Der Schlamm j schiebt sich an den Rohrwandungen weiter und gelangt auf diese Art und Weise in die Rohrtasche y, von wo er durch eine Leitung s zu einem Absetzfiltcr oder zu einer besonderen abgetrennten Abteilung der Rückkühlanlage geführt wird. Durch die Abführung i des in der Rohrtasche abgefangenen Schlamm- j wassers zu einem abgetrennten Teil der Rückkühlanlage wird der besondere Vorteil erreicht, daß in den Horden dieses Teils der Anlage der Schlamm sich absetzen kann und. daß .man so wegen der periodischen Beimischung der Fällungsmittel in der Zwischenzeit auch Gelegenheit hat, diese Horden von Schlamm zu reinigen, oline daß dadurch etwa die ganze Anlage stillgesetzt werden müßte. Auch wird dieser Schlamm in dem abgetrennten Teil der Rückkühlanlage nicht der dauernden Wasserströmung des Hauptstromes ausgesetzt, wodurch er mit. der Zeit Avieder heruntergeschwemmt und schließlich wieder mit in die Rohre des Kondensators getragen würde.

   Soll ein mechanisches Reinigungsmittel benutzt werden, und zwar auch zur Reinigung des Kondensators selbst von älterem Kesselstein, so empfiehlt es sich, dieses Mittel vor dem Kondensator durch einen besonderen, Behälter A in die Spülleitung zu bringen, um alsdann das Fällungsmittel samt dem Schlamm wieder in der Rohrtasche y abzufangen. Auf diese Weise wird verhütet, daß die mechanischen Mittel einmal in die Kühlwasserpumpe gelangen und hier irgendwelchen Schaden anrichten, und andererseits wird auch vermieden, daß sich das. Fällmittel auf das ganze Kühlwasserbecken verteilt, wo es im Schlamm unausgenutzt bleiben, würde. Wird es durch die Leitung s abgefangen, so kann man es wieder auswaschen, um es neu zu verwenden.

   Sowohl die einzelnen Verfahren als auch die einzelnen Vorrichtungen in Kombination iassen sich auch mit Erfolg bei Wasserreinigungen für andere Sonderzwecke anwenden, wenn sie den veränderten Verhältnissen angepaßt werden.

   Paten τ -Ans ρ r,ü c η ε :

   ι. Verfahren zur Reinigung von rückgekühltem Kühlwasser für Kondensationsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß dem umlaufenden Wasserstrom auf dem Wege vom Kondensator zur Rückkühlanlage ein Fäll- oder mechanisches Reinigungsmittel beigemischt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanisches Reinigungs- und Fällungsmittel bekanntes Bimsteinpulver oder Gipskristalle benutzt werden. .
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung von Inkrustationen der Kühlrohre das Bimsteinpulver in die Druckleitung des Kondensators eingeführt wird.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei zeitlich unterbrochener Beimischung des Fällungsmittels dieses am Schluß jedes Zeitraumes in einem Übermaß beigemischt wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1

   und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die chemischen Fällmittel durch Frischdampf

   . aufgelöst werden und daß das Zufließen dieser Lösung in die Leitung unter dem Druck dieses Dampfes erfolgt.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischung des Fällungsfnittels selbsttätig in der Weise geschieht, daß die Widerstandssteigerung zweier in die Kühlleitung eingeschalteter Elektroden die Zuführung des Fällungsmittels auslöst.
7. 7. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Auslaufleitung zwei Elektroden isoliert eingeführt sind, durch welche unter Einschaltung eines Relais ein elektrischer Strom kreist, und daß bei Überschreitung eines gewissen Widerstandes das Relais eine Pumpe oder ein sonstiges Hilfsmittel auslöst, um das Fällungs- oder Reinigungsmittel in die Leitnug zu bringen.
8. 8. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausgußleitung des Kühlwassers ein^; Rohrstück mit einem Verteilungssystem für das Zusatzmittel und darunter ein zweites Rohrstück

   .30 mit einem Schraubengang eingesetzt ist.
9. 9. Ausführungsform des Verteilungssystems nach Anspruch 8, darin bestehend, daß es aus einem sternförmigen Rohrsystem oder aus einer Rohrspirale, welche durchlöchert ist, oder einer Streudüse besteht.
10. 10. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Einführungsstutzen für das Fällungsmittel eine an sich bekannte feststehende Abschleuderungswandung für die Unreinigkeiten sich befindet, und daß hieran an-' schließend in dem Wasserwege Rohrtaschen u, dgl. angeordnet sind, durch welche die abgeschleuderten Unreinigkeiten abgefangen und zu einem Filter- oder Absetzkasten abgeführt \verden.
11. 11. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 und unter Benutzung der Vorrichtungen nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das in einer Rohrtasche abgefangene unreine Wasserquantum zu einem abgetrennten Teil der Rückkühlanlage geführt wird.
12. 12. Ausführungsform einer Einrichtung für die Zuführung des Fällungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auflösebehälter für das Zusatzmittel mit solcher Wärmeausstrahlungsfläche ausgeführt ist, daß das erzielte Kondensat quantitativ für die maximale Zusatzbemessung' ausreicht.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.