DE3016406A1 - Mehrstufige verdampferanlage mit kombiniertem bruedenverdichter und waermetransformator zur rueckgewinnung der in den brueden enthaltenden waerme - Google Patents

Mehrstufige verdampferanlage mit kombiniertem bruedenverdichter und waermetransformator zur rueckgewinnung der in den brueden enthaltenden waerme

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Description

24aschinenfabrik Buckau B. Wolf Aktiengesellschaft
Mehrstufige Verdampferanlage mit kombiniertem Brüdenverdichter und Wärmetransformator zur Rückgewinnung der in den Brüden enthaltenen Wärme
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Mehrstufige Verdampferanlage mit kombiniertem Brüdenverdichter und Wiirmetransformator zur Rückgewinnung der in den Brüden enthaltenen Wärme
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Verdampferanlage mit einem Wärmerückgewinnungssystem, das Brüdenkompressoren und nach dem Wärmetransformatorprinzip arbeitende Apparate miteinander kombiniert. Durch das Wärmerückgev/innungssystem wird die in den Brüdendämpfen der letzten Verdampferstufen vorhandene Wärmeenergie so genutzt, daß sie mit minimalem' Einsatz höherwertiger Energie auf Prozeßwärmeniveau aufgewertet und der ersten oder den vorderen Verdampferstufen als Prozeßwärme wieder zugeführt v/erden kann. Derartige Anlagen finden in der thermischen Verfahrenstechnik,ζ. B. beim Aufkonzentrieren von Lösungen oder bei Destillierprozesscn Verwendung und dienen hierbei der weiteren Verminderung des Prozeßwärmeeinsatzes gegenüber herkömmlichen Anlagen.
Zur Verminderung des Prozeßenergiebedarfs bei thermischen Stofftrennverfahren werden zur Zeit mehrstufige Verdampferanlagen, Verdampferanlagen mit Brüdenkompressoren oder kombinierte Mehrstufenverdampfer mit Brüdenverdichtern verwendet. Die Energieeinsparung bei Mehrstufenverdampfern wird dadurch erzielt, daß die in den Brüden der einzelnen Verdampferstufen enthaltene Wärme zur Beheizung der jeweils nächsten Stufe genutzt wird. Die Brüden der letzten Verdampferstufe werden in Brüdenkondensatoren verflüssigt und das Kondensat an die Umgebung abgeführt, da eine wirtschaftliche Nutzung der in diesen Brüden enthaltenen Wärme meist nicht möglich ist. Gegebenenfalls kann die· Verdampfungsenthalpie der Brüden zur vorwärmung der einzudampfenden Lösung herangezogen werden; da diese jedoch immer größer ist als die an die aufzuwärmende Lösung übertragbare Wärmemenge, muß der größte Teil der Brüdenwärme ungenutzt an die Umgebung abgeführt werden. Die optimale Stufenzahl
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und damit die mögliche Energieeinsparung bei Mehrstufenverdampfern wird durch die technischen, theirmodynamischen und insbesondere die ökonomischen Randbedingungen bestimmt, da die Eindampfvorgänge nur in begrenzten Temperaturintervallen stattfinden können, die durch die Werkstoffeigenschaften, die verfügbaren Prozeßdampftemperaturen und die Stoffdaten der einzudampfenden Lösungen bestimmt werden und weiterhin der Investitions- und Wartungsaufwand mit zunehmender Stufenzahl überproportional zur Energieeinsparung ansteigt.
Die andere Möglichkeit, hochwertige Energie bei Verdampfungsprozessen rationell einzusetzen, besteht darin, die Brüden auf den höheren Heizdampfdruck zu komprimieren und dem Verdampfer - moist demselben Apparat, in dem diese entstanden sind - als Prozeßdampf wieder zuzuführen. Hierbei gehören sowohl die Kompression der Brüden mittels mechanischen Kompressoren · als auch die mittels Dampfstrahlgebläse^ zum Stand der Technik. Die Brüdenverdichtung mit mechanischen Kompressoren ist jedoch wirtschaftlich und thermodynamisch nur dann sinnvoll, wenn der Dampfdurchsatz groß und das Verhältnis zwischen Brüden- und Heizdampfdruck möglichst klein ist. Bei ausgeführten Anlagen liegt die günstige Temperaturdifferenz zwischen Brüden und Heizdampf bei 10 K bis 20 K, über diese Temperaturdifferenz hinaus arbeiten mechanische Brüdenkompressoren unwirtschaftlich.
An Stelle der teuren und vielfach wartungsintensiven mechanischen Verdichter können die billigeren und robusten Dampf- -strahlgebläse 'verwendet werden. Der Strahlverdichter benötigt je kg Brüden eine beträchtliche Menge Treibdampf, die um so größer wird, je kleiner die Differenz zwischen Brüden- und Treibdampftemperatur und je größer die zwischen Brüden- und
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Heizdampftemperatur ist. Da die benötigte Heizdampfmenge jedoch die Brüdenmenge nicht beträchtlich übersteigt, folgt daraus, daß auf diese Art nur ein Teil des Brüdendampfes verdichtet werden kann, während der Rest, wenn er nicht anderweitig zu nutzen ist, als Abwärme an die Umgebung abgegeben werden muß.
Da also mit zunehmender Temperaturdifferenz zwischen Brüdendampf und Heizdampf der Energieverbrauch für den Betrieb der Kompressoren und/oder der technische Aufwand stark zunehmen, ist eine Kombination von Mehrstufenverdampfern und Brüdenverdichtern mit dem Ziel, die Differenz zwischen Prozeßdampfund Umgebungstemperatur soweit als möglich im Verdampferteil auszunutzen, um dann die möglichst niedrige Brüdentemperatur in der letzten Stufe mittels Brüdenverdichter wieder auf Prozeßdampfniveau anzuheben, unwirtschaftlich und energetisch nicht sinnvoll. Die Vorteile des einen Systems - Energieeinsparung durch Ausnutzung des großen Temperaturabstands zwischen den Brüden der letzten Stufe und dem Heizdampf für die erste Stufe beim Mehrstufenverdampfer - können die Vorteile des anderen Systems - je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Brüden und Heizdampf, desto geringer der Energieaufwand bei Brüdenkompressoren - vollkommen ausgleichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels eines geeigneten Verfahrens und einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens die Brüdenwärme bei Verdampfungsprozessen zur Bereitstellung von Prozeßwärme so zu nutzen, daß auf die Vorteile der Brüdenkompression zurückgegriffen werden kann, ohne auf die Vorteile von Mehrstufenverdampfern zu verzichten. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen also so ausgestaltet sein, daß der Prozeßenergieaufwand gegenüber Anlagen vergleichbarer Durchsatzleistung erheblich vermindert wird.
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Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches im wesentlichen die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der der Erfindung zugrunde liegende Lösungsgedanke besteht demnach darin, einen Teil der Brüdendämpfe aus der letzten oder aus einer der letzten Verdampferstufen einem Dampfstrahlgebläse und den Teil der Brüdendämpfe, der in diesem nicht komprimiert werden kann, einem Wärmetransformatorteil zuzuführen (Anspruch 2), wo deren Wärme zumindest teilweise auf eine höhere Temperatur, insbesondere aber auf das Temperaturniveau des Gemischdampfes hinter dem Dampfstrahlgebläse angehoben wird. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen den Brüdendämpfen und der Heizdampftemperatur in der ersten oder einer der vorderen Verdampferstufen zu groß ist, als daß sie mit dem Wärmetransformatorteil allein .überbrückt werden kann, wird die Aufgabe so gelöst, daß der gesamte Brüdendampf aus der letzten oder aus einer der letzten Verdampferstufen dem Wärmetransformatorteil zugeführt und der in diesem erzeugte Dampf höherer Temperatur anschließend mit Brüdenverdichtern auf Prozeßdampfniveau komprimiert wird (Ansprüche 3, 4, 5, 6). Der Wärmetransformatorteil, in dem die Brüdenwärme zumindest teilweise ohne nennenswerten Einsatz höherwertiger Energie auf ein höheres Temperaturniveau angehoben wird, der insbesondere aber zur Dampferzeugung dient (Anspruch 13), wird in integrierter Bauweise ausgeführt, d. h. die Brüdendämpfe werden von dem im Wärmetransformatorteil zirkulierenden Arbeitsstoffgemisch als leichterflüchtige Komponente - das sogenannte Arbeitsmittel - absorbiert (Anspruch 7) und aus diesem bei niedrigem Druck wieder ausgedampft (Anspruch 8, 9). Für Verdampferanlagen, in denen beispielsweise Wasser ausgedampft wird, eignen sich als Arbeitsstoffgemische im Wärmetransformatorteil LiBr - H2O--, NaOH - H3O - oder KOH - H3O - Gemische. Ebenso kann der Wärmetrahsformatorteil in angekoppelter Bauweise ausgeführt werden (Anspruch 10) . In diesem Fall sind die den Verdampferteil durchlaufenden und die im Wärmetransformatorteil zirkulierenden Stoffströme voneinander vollkommen getrennt.
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Der Wärmetransformatorteil und der Brüdenverdichterteil sind so miteinander verschaltet, daß die den beiden Teilen zuzuführenden Brüdendampfanteile unabhängig voneinander geregelt werden können, insbesondere die Brüden ggf. sämtlich dem Wärmetransformator oder sämtlich den Brüdenkompressoren zugeführt werden (Anspruch 14). Weiterhin kann zum Zwecke einer größeren Temperaturerhöhung der Wärmetransformatorteil mit dem Verdampferteil so verschaltet sein, daß die zur Beheizung der Austreibstufen benutzten Brüden einer anderen als derStufe des Verdampferteils entnomen werden können, die über eine Brüdendampfleitung mit dem Absorber verbunden ist (Anspruch 9). Beim Wärmetransformator in angekoppelter Bauweise wird dieser Effekt erzielt, indem man die Austreibstufen und die oder den Arbeitsmittelverdampfer des Wärmetransformators mit Brüden unterschiedlicher Temperatur beheizt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen und im Anschluß daran anhand zweier Anwendungsbeispiele im einzelnen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau der neu vorgeschlagenen Vorrichtung mit .integriertem Wärmetransformatorteil und parallel dazu betriebenem Dampfstrahlgebläse in Zusammenwirkung mit einem Vierstufenverdampfer .
Fig. 2 in schematischer Darstellung den Aufbau der neu vorgeschlagenen Vorrichtung mit angekoppeltem Wärmetransformator und dazu in Reihe geschalteten Brüdenkompressoren.
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Der schematisch dargestellte Mehrstufenverdampfer (in der gezeigten Ausführung, Fig. 1, vier Stufen: 1, 2, 3, 4 in Gegenstromschaltung) wird über die Leitung 26 mit Prozeßdampf versorgt; die Verdampferstufen. sind über die Brüdendampfleitungen 11, 21 und 31 miteinander verbunden. Die neu vorgeschlagene Vorrichtung weist als wesentliche Bestandteile einen Dampfstrahlapparat 6, einen Absorber 8, einen Austreiber 10, einen Wärmetauscher 11 und einen Kondensator 12 auf.
Der Brüdendampf der letzten Verdampferstufe wird über die Leitung 4' einem Verteiler 61 zugeführt. Dieser ist über die Leitung 4" mit einem Dampfstrahlapparat 6 und über die Leitung 7 bzw. 7' und 7" mit der Wärmeabgabeseite (Absorptionsseite) des Absorbers 8 und der Wärmeabgabeseite des Austreibers 10 verbunden. Ein Teil der Brüden in Leitung 41 gelangt über die Leitung 4" in den Dampfstrahler 6 und wird dort mit Hilfe des Treibdampfes aus Leitung 5 auf Prozeßdampfniveau komprimiert. Der überschüssige Anteil in Leitung 7, dessen Menge vorwiegend durch die Enthalpiewerte des Brüdendampfs und des Treibdampfs sowie durch den Wirkungsgrad des Dampfstrahlers bestimmt wird, gelangt zu weiteren Teilen über die Leitungen 7 und 7' in den Absorber 8, wo er von einem dort vorhandenen geeigneten Mehrstoffgemisch absorbiert wird, und über die Leitungen 7 und 7" in den Austreiber 10, wo er durch Kondensation Wärme an das dem Absorber 8 über die Leitung 13' entnommene Mehrstoffgemisch abgibt.
Dem Austreiber 10 wird über eine weitere Zuführleitung 7'" ebenfalls Dampf zugeführt, der einem Kondensatentspannungsgefäß 18 entnommen wird, in das über die Leitung 20 das in den Sammeltöpfen 21,· 22 und 23 aufgefangene Kondensat aus den Verdampferstufon 2, 3 und 4 eingetragen wird. Das Regelventil 9 dient zur Einstellung der jeweils in den Apparaten 8 und 10 benötigten Brüdenmengen.
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Der Absorber 8 weist auf der Wärmeaufnahmeseite ein Dampferzeugersystem auf und ist über die Leitungen 27 mit dem Kondensatsammeigefäß 31 sowie über die Leitung 25 mit der Dampfleitung 24 verbunden. Der Dampf aus den Leitungen 24 und 25 wird gemeinsam durch die Leitung 26 der ersten Verdampferstufe 1 als Prozeßdampf zugeführt. Dem Absorptionsteil (Wärmeabgabeseite) des Absorbers 8 wird kontinuierlich über die Leitung 13 ein ungesättigtes Mehrstoffgemisch zugeführt, das den über die Leitung 71 eingetragenen Brüdendampf unter Wärmeentwicklung bis zum Sättigungszustand absorbiert. Das gesättigte Gemisch verläßt den Absorber 8 über die Leitung 13', gibt im Wärmetauscher 11 Wärme an das kältere Gemisch in Leitung 13 ab und wird nach Drosselung im Reduzierventil 15 dem Austreiber 10 zugeführt. Hier wird der im Absorber 8 aufgenommene Brüdendampf bei niedrigerem Druck durch Wärmeaufnahme von den Brüden, die in den Austreiber 10 über die Leitungen 7" und 7"' gelangen, wieder ausgetrieben. Das so regenerierte Gemisch wird über die Leitung 13 abgezogen und mittels der Pumpe 14 nach Wärmeaufnahme im Wärmetauscher 11 in den Absorber 8 zurückgepumpt. Der ausgetriebene Brüdendampf verläßt den Austreiber 10 und wird im Kondensator 12 bei niedriger Temperatur, z. B. Umgebungstemperatur, verflüssigt. Das Kondensat wird über die Leitung 17 abgezogen, mit dem Kondensat aus der Leitung 17* und über die Leitung 19 mit dem in Leitung 19' gemischt.
1. Beispiel:
Eine aufzukonzentrierende wäßrige Lösung durchläuft nacheinander die Verdampferstufen 4, 3, 2 und 1, s. Fig. 1. Die Temperatur des Heizdampfes für die erste Stufe 1 beträgt 110 °C, der Brüdendampf, der die Stufe 4 verläßt, besitzt eine Kondensationstemperatur von 70 0C. Zur Verfügung steht Sattdampf mit einer Temeratur von 200 0C. Die Kühlmediumtemperatur beträgt 15 0C.
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Bei den gegebenen Temperatur- und Druckverhältnissen können pro kg Treibdampf etwa 0,27 kg Brüdendampf, der den Verdampfer 4 mit einem Druck von ca. 0,31 bar verläßt, auf 1,43 bar, entsprechend 110 0C, verdichtet werden. Der überschüssige Brüdendampf wird in den Wärmetransformatorteil geleitet. Etwa 52 % der überschüssigen Brüden gelangen über die Leitung 7' in den Absorber 8, dem gleichzeitig eine wäßrige Lösung, beispielsweise ein Lithiumbromid-Wasser-Gemisch mit ca. 62,5 % Lithiumbromidanteilen oder Natronlauge mit ca. 57,5 % NaOH-Anteilen,.bei einem Druck ρ ί 0,31 bar über die Leitung 13 zugeführt wird. Der Brüdendampf wird durch das Lithiumbromid-Wasser-Gemisch oder die Natronlauge unter Wärmeentwicklung bis zum Sättigungszustand absorbiert; das gesättigte Gemisch wird über die Leitung 13' abgezogen, nach Wärmeabgabe im Temperaturwechsler 11 im Drosselventil 15 auf den Druck P„ 2 0,023 bar gedrosselt und dem Austreiber 10 zugeführt. Durch die sich entwickelnde Absorptionswärme, die im Absorber bei einer mittleren Temperatur von ca. 114 C frei wird, kann das über die Leitung 27 eingebrachte Heizdampfkondensat, dessen Temperatur mit .100 °C angenommen ist, wieder verdampfen und der Dampf mit einer Temperatur von ca. 110 0C über die Leitung 25 dem den Dampfstrahler 6 verlassenden Dampf in Leitung 24 zugemischt werden.
Das über die Leitung 13' in den Austreiber 10 gelangte angereicherte Stoffgemisch wird mit dem über die Leitungen 7" und 7"' eingebrachten Dampf in wärmetauschenden Kontakt gebracht. Hierbei wird der im Absorber 8 aufgenommene Brüdendampf aus dem Gemisch bei einer Temperatur von 65 °C wieder ausgetrieben, über die Leitung 16 einem Kondensator 12 zugeführt und dort bei einer Temperatur von 20 0C verflüssigt. Das regenerierte Gemisch, das etwa 5 % weniger Wasser enthält als das gesättigte Gemisch nach dem Absorptionsvorgang, wird dem Austreiber entnommen, mittels der Pumpe 14 in den Temperaturwechsler gefördert, wo es sich bis nahezu auf die Absorberanfangstemperatur erwärmt, und gelangt anschließend zurück in den Absorber 8. Das. Verhältnis der in den
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Leitungen 7" und 7"' zu der in der Leitung 7' transportierten Dampfmenge beträgt etwa 1,2:1.
Mit der dargestellten Vorrichtung ist es bei den angenommenen Temperatur- und Druckverhältnissen sowie den genannten Prozeßbedingungen möglich, bei einem Einsatz von 1 kg Treibdampf der Temperatur 200 0C ca. 2,20 kg Heizdampf von 110 C zu erzeugen. Dies entspricht einem spezifischen Dampfverbrauch für die Gesamtanlage von 0,136 kg Dampf pro kg verdampftes Wasser, ein Wert der etwa 55 % niedriger liegt als der für vergleichbare Vierstufenverdampfer ohne Wärmerückgewinnsystem oder der theoretisch nur in einem neunstufigen Verdampfer erreicht werden kann.
2. Beispiel;
In einem mehrstufigen Verdampfer wird eine Lösung eingedampft, deren Brüden aus der letzten Stufe sich für die Anwendung der Thermokompression nicht eignen. Die Temperatur des Heizdampfes für die erste Stufe beträgt 130 0C, die Kondensationstemperatur der Brüden aus der letzten Stufe 70 0C. Als Prozeßdampf steht überhitzter Dampf bei 16 bar und einer Temperatur von 215 0C zur Verfügung. Die Kühlmitteltemperatur beträgt 15 0C.
Der Wärmerückführteil ist entsprechend Fig. 2 gestaltet; der Transformatorteil besitzt als Hauptunterscheidungsmerkmal gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten einen zusätzlichen Verdampfer 33, einen weiteren Wärmetauscher 34 und die Verbindungsleitungen 16' und 35, die den Verdampfer 33 jeweils mit dem Kondensator 12 bzw. mit dem Absorber 8 verbinden.
Der Brüdendampf in Leitung 7' wird also nicht direkt in den Absorber 8 geleitet, sondern wird zur Verdampfung der im Austreiber 10 ausgetriebenen, anschließend im Kondensator 12 verflüssigten und mit der Pumpe 32 in den Verdampfer 33 beförderten
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leichter siedenden Komponente verwendet. Diese Verfahrensschaltung ist zwar gegenüber der im ersten Beispiel beschriebenen apparativ aufwendiger und exergcLisch etwa ungünstiger, dafür ist man aber in der Wahl des Absorptionsgemisches frei, da der Brüdendampf nicht gleichzeitig als Arbeitsmittel für den Absorptionsprozeß verwendet wird. Somit läßt sich auch der Wärmeinhalt von Brüden ausnutzen, die entweder stark mit Fremdstoffen beladen sind oder zu denen sich keine geeigneten Absorptionspartner finden lassen.
/ils Arbeitsstoffpaar wird das Gemisch Ammoniak - Wasser gewählt, bei dem Ammoniak als leichter siedende -Komponente auftritt, das im Austreiber 10 bei einer Temperatur von 65 C ausgetrieben, im Kondensator 12 bei 20 0C verflüssigt, anschließend im Verdampfer 33 bei 65 C verdampft und im Absorber 8 unter dem Druck ρ = 27 bar von der schwächer konzentrierten Lösung aus Leitung 13 wieder absorbiert wird. Die Ammoniakkonzentration nach dem Austreibvorgang beträgt 46 %r die nach dem Absorptionsvorgang 51 %.
Unter der Voraussetzung, daß das dem Absorber über die Leitung 27 zufließende Heißwasser bei einem Druck von 1 bar annähernd Siedetemperatur besitzt, werden mit der dargestellten Vorrichtung pro kg Brüdendampf, der dem Tranεformatorteil über die Leitungen T, 7" und 7"' zugeführt wird, ca. 0,41 kg Sattdampf mit der Temperatur 100 0C erzeugt. Dieser Dampf wird im Dampfstrahlapparat 6 durch den Treibdampf aus Leitung 5 (16 bar , 215 0C) auf 2,7 bar, entsprechend einer Sättigungstemperatur von 130 C verdichtet. Die'hierzu benötigte Treibdampfmenge beträgt ca. 2,1 kg pro kg Saugdampf. Pro kg Prozeßdampf des oben angegebenen Zustands werden also insgesamt 1,48 kg Heizdampf von 130 C für die erste Verdampferstufe bereitgestellt. Dies entspricht einer Senkung des spezifischen Dampfverbrauchs von 32 S, gegenüber dem für einen Mehrstufenverdampfer, der mit der gleichen Stufenzahl ohne den beschriebenen Wärmerückführteil in dem Temperaturbereich 130 °C/70 0C arbeitet.
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Im stationären Zustand ist der Dampfstrahlapparat 6 außer Betrieb und das Ventil 37 nur zur Leitung 26 hin geöffnet. Für den Fall, daß sich die Betriebs zustände ändern, z. B. beim Anfahren der Anlage, bei Absinken der Brüdentemperatur oder bei Absinken der Dampfmenge und/oder -temperatur in Leitung 25, wird zusätzlich der Dampfstrahlapparat 6'in Betrieb genommen, dem über die Leitung 5'Treibdampf des gleichen Zustands wie in Leitung 5 zugeführt wird. Der Dampfstrahler 61 kann so betrieben werden, daß sich der Druck des Mischdampfes nur unwesentlich von dem des Saugdampfes unterscheidet und somit der Apparat nur der Mengenregulierung dient, er kann aber auch so ausgelegt sein, daß hier der den ersten Dampfstrahler verlassende Mischdampf nochmals zum Zweck einer weiteren deutlichen Temperaturanhebung komprimiert wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die zurückgewonnene Heizwärme als Prozeßdampf vorliegt, der im Prozeß selbst wieder verwendet werden kann. Somit wird der Primärenergieaufwand für den Verdampfungsprozeß erheblich gegenüber Mehrstufenverdampfe.rn gleicher Stufenzahl und gleicher Leistung vermindert. Die Erfindung gestattet die Kombination der Vorteile von Mehrstufenverdampfern mit denen von Brüdenverdichtern, ohne daß die Ausnutzung der Vorteile des einen Verfahrens die Wirkungsweise des anderen Verfahrens nachteilig belastet. In Ergänzung zu den beiden dargestellten Beispielen ist es natürlich auch möglich, die bisher angewandte Methode der Brüdenkompression mit DampfStrahlverdichtern vorteilhaft zu beeinflussen, indem man einen Teil der Brüden aus der ersten Verdampferstufe mit Hilfe eines Dampfstrahlverdichters in bekannter Weise komprimiert, den Mischdampf der ersten Stufe auf der Heizseite wieder zuführt und die überschüssigen Brüden in weitere Verdampferstufen leitet, die mit einem Wärmetransformator kombiniert sind. Hierbei wird der im Wärmetransformatorteil erzeugte Dampf zusammen mit den öberschußbrüden aus der ersten Verdampferstufe der zweiten Verdampferstufe zugeführt.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht in der Verminderung der thermischen Umweltbelastung und damit in der Herabsetzung der Investitions- und Betriebskosten für die bei thermischen Prozessen erforderlichen Kühlvorrichtungen.
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Claims (14)

Mehrstufige Verdampferanlage mit kombiniertem Brüdenverdichter und Wärmetransformator zur Rückgewinnung der in den Brüden enthaltenen Wärme Ansprüche:
1.7 Mehrstufenverdampfer bestehend aus einem Verdampferteil und einem Wärmerückführteil, das die in den Brüden des Verdampferteils enthaltene Wärme zumindest teilweise wieder in Nutzwärme umformt, deren Temperatur deutlich über der Brtidentemperatur liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmerückführteil aus einer Kombination eines Brüdenkompressors mit einer nach dem Wärmetransformatorprinzip arbeitenden Anlage besteht.
2. Verfahren und Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brüden aus einer oder mehreren Verdampferstufen teilweise einem Dampfstrahlverdichter und teilweise einem Wärmetransformator zugeführt werden.
3. Verfahren und Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brüdendampf aus einer oder mehreren Verdampferstufen sämtlich einem Wärmetransformator zugeführt, dort zumindest teilweise ohne nennenswerten Einsatz höherwertiger Energie in Dampf höherer Temperatur umgeformt und anschließend in einem Brüdenverdichter auf den erforderlichen Prozeßdampfdruck komprimiert wird.
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4. Verfahren und Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Brüdenverdichter verlassende Dampf dem Prozeßdampf zum Betreiben der Verdampferanlage beigemischt wird.
5. Verfahren und Anlage nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Brüdenverdichter ein Dampfstrahlapparat verwendet wird, dem Dampf mit hohem Druck als Treibdampf über eine By-pass-Leitung zugeführt wird und daß der. nicht durch den By-pass strömende Hochdruckdampf entweder in einem weiteren Dampfstrahlapparat oder durch Drosselung und Wassereinspritzung auf Prozeßdampfniveau gebracht und zusammen mit dem Mischdampf des ersten Dampfstrahlapparates in die erste Verdampferstufe eingeleitet wird.
6. Verfahren und Anlage nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Brüdehverdichter ein mechanischer Kompressor verwendet wird, der von einer Wärme-Kraft-Maschine getrieben wird, in der Dampf auf das Niveau des den Kompressor verlassenden Dampfes entspannt und der mit diesem gemeinsam dem Verdampferteil als Prozeßdampf zugeführt wird.
7. Anlage und Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Wärmetransformatorteil zugeführte Brüdendampf teilweise direkt in einen Absorber geleitet wird, in dem sich ein ungesättigtes Mehrstoffgemisch befindet, das diesen unter Wärmeentwicklung absorbiert.
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BAD ORIfViWAl
8. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nach erfolgter Absorption gesättigte Mehrstoffgemisch, die sogenannte reiche Lösung, über eine Leitung einem Austreiber zugeführt wird, der unter einem niedrigeren Druck steht als der Absorber und in dem unter Wärmezufuhr das angereicherte Gemisch durch Ausdampfen der absorbierten Komponente regeneriert wird; daß das regenerierte Gemisch, die sogenannte arme Lösung, mittels einer Pumpe in den Absorber zurückgefördert und die arme Lösung hinter der Pumpe mit der reichen Lösung in wärmetauschenden Kontakt gebracht wird, bevor diese auf den niedrigeren Austreiberdruck gedrosselt wird.
9. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Austreibung der absorbierten Komponente benötigte Wärme die gleiche oder eine andere Temperatur besitzt als der in den Absorber eingeleitete Brüdendampf, insbesondere aber die Brüden aus einer oder mehreren Stufen des Verdampferteils zur Beheizung verwendet werden..
10. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der für den Wärmetransformatorteil vorgesehene Brüdenanteil einer Austreibstufe und einer Verdampferstufe zugeführt wird, wobei durch Wärmekontakt mit dem Brüdendampf in der Austreibstufe bei niedrigem Druck leicht siedende Bestandteile eines Mehrstoffgemisches ausgedampft, diese in einem Kondensator anschließend verflüssigt, mittels einer Pumpe in die unter einem höheren Druck stehende Verdampferstufe befördert, dort durch Wärmekontakt mit dem Brüdendampf wieder verdampft und anschließend von einem
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an Leichtsiedebestandteilen armen Mehrstoffgemisch in einer Absorptionsstufe unter Wärmeentwicklung absorbiert werden; daß die Austreibstufe und die Absorptionsstufe über Leitungen derart miteinander verbunden sind, daß in einer Leitung das nach der Absorption gesättigte Mehrstoffgemisch auf den Austreiberdruck gedrosselt und in diesen eingeleitet und über eine andere Leitung das an Leichtsiedendem verarmte Gemisch dem Austreiber entnommen und mittels einer Pumpe in den unter dem höheren Druck stehenden Absorber zurückgefördert wird, wobei das gesättigte und das verarmte Gemisch bei dem höheren Druck ebenso in Wärmetauschkontakt gebracht werden wie die unter dem höheren Druck stehenden flüssigen Leichtsiedebestandteile mit den dampfförmigen Leichtsiedebestandteilen nach dem Austreibvorgang.
11. Verfahren und Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Austreibstufen verlassenden dampfförmigen Komponenten bei niedriger Temperatur, vorteilhaft bei Umgebungstemperatur, verflüssigt werden.
12. Verfahren und Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Brüdenkondensaten der zum Verdampferteil gehörenden Verdampferstufen enthaltene Wärme zusätzlich zur Beheizung der Austreiber- und/oder Verdampferstufen des Wärmerückführteils verwendet werden.
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13. Verfahren und Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberstufen auf der Wärmeabgabeseite mit einem Dainpferzeugorsystem ausgerüstet sind.
14. Verfahren und Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Wärmerückführteil führenden Brüdendampfleitungen so miteinander verbunden sind, daß mit Hilfe von Regelventilen die dem Wärmetransformatorteil und dem Brüdenverdichterteil zugedachten Brüdenanteile beliebig abhängig und unabhängig voneinander eingestellt werden können.
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