DE3513026A1

DE3513026A1 - Einrichtung zur zufuehrung von dampf/fluessigkeit in einen dampfgenerator

Info

Publication number: DE3513026A1
Application number: DE19853513026
Authority: DE
Inventors: Jaw-Cheng Tzi Sang Hsiung Tai Don Hsien Chiang
Original assignee: CHIANG JAW CHENG
Current assignee: CHIANG JAW CHENG
Priority date: 1985-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1986-10-16
Also published as: GB8509273D0; GB2173580A

Description

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Zuführung eines Fluids mit erhöhtem Druck in einen Dampfgenerator bzw. Dampferzeuger und betrifft insbesondere eine Fluid-Zuführeinrichtung, die die Druckhöhe eines Fluids allmählich und in Zirkulation anheben kann. Bisher ist es, um Flüssigkeit in einen Druckkessel zuführen zu können, erforderlich, die Druckhöhe der Flüssigkeit auf einen Wert, der höher als der Innendruck des Kessels ist, durch eine Pumpe mit hoher Ausgangsleistung, wie eine Mehrstufen-Turbinenpumpe anzuheben. Jedoch ist der Einsatz einer solchen Pumpe insofern mit Nachteilen behaftet, als es ziemlich schwierig ist, eine Vielzahl von Propellern bzw. Schaufelrädern, die im Tandem verbunden sind, im Gleichgewicht zu halten, außer man läßt einen hohen Elektrizitätsverbrauch zu. Wenn bei einer Fabrikanlage beabsichtigt wird, die Kondensate mit verschiedenen Drücken und Temperaturen von unterschiedlichen Quellen wiederzugewinnen und sie in einen Dampfboiler einzuführen, um Energie zu sparen, treten große Schwierigkeiten auf, wie der Rückdruck, der in der Austrittsöffnung einer Dampfklappe bzw. eines Kondensbehälters resultiert. Um die Temperatur auf dem höchstmöglichen Pegel zu halten und den Verlust des Schnelldampfes (flash steam) zu eliminieren, wird im allgemeinen ein geschlossenes Wiedergewinnungssystem gewählt. In dem geschlossenen Wiedergewinnungssystem werden die Kondensate mit verschiedenen Drücken von unterschiedlichen Dampffallen bzw. Kondensatbehältern in einen Behälter geleitet, welcher auf dem geringsten Druck gehalten wird, in dem der Überdruck durch ein Drucksteuerventil entspannt wird, um ihn daran zu hindern, einen Rückdruck zu erzeugen. Infolgedessen ist eine Pumpe mit hoher Ausgangsleistung vom Zentrifugaltyp erforderlich, um das Kondensat in einen Dampfboiler einzuführen. Wenn die sich netto ergebende positive bzw. zwangsläufige Saug-Druckhöhe bzw. ein solcher

Saugdruck in Betracht aezogen wird, wird der Druck am Propeller bzw. Schaufelrad bzw. Zentrifugalrad oftmals stark reduziert, weiches in den Phänomen des Schnelldampfes bzw. Blitzdampfes (flash steam) resultiert. Die Erscheinung des Schnelldampfes bringt die Pumpe in einen Leerlauf, so daß eine Hohlraumbildung bzw. Kavation und Wasserschlage bzw. Druckstöße erzeugt und eine Beschädigung der Pumpe herbeigeführt werden können. Um die Erscheinung des Schnelldampfes zu beseitigen, sollte eine zusätzliche Einrichtung zum Anheben des Druckes vorgesehen werden, um den Betrieb glatter ablaufen zu lassen. Wenn jedoch in einem geschlossenen Wärmewiedergewinnungssystem die Temperatur des wiedergewonnenen Kondensates 12O°C erreichte wird an der Austrittsöffnung der Dampffalle bzw. des Kondensbehälters ein Rückdruck von etwa 1 kg/cm G erzeugt, während, wenn die Temperatur auf 145⁰C ansteigt, ein Rückdruck von

ry

bis zu 3 kg/cm G resultiert. Um diesem Problem zu entgehen, fahren einige Fabrikanlagen bevorzugt damit fort, das offene Wiedergewinnungssystem zu benutzen und einen großen Teil der Wärmeenergie in die Atmosphäre freizugeben.

In dem Taiwan-Gebrauchsmuster 2 3879 ist ein geschlossenes Wiedergewinnungssystem beschrieben, wie es schematisch in Figur 1 dargestellt ist. Hierbei werden die Kondensate mit verschiedenen Drücken in ein erstes Kondensat mit einem Druck, der höher als ein Druck eines zweiten Kondensates ist, geteilt, welches als ein Betätigungsfluid für das zweite Kondensat in einem Injektor wirkt. Nachfolgend wird ein drittes Kondensat mit dem höchsten Druck als ein Betätigungsfluid für das Gemisch aus dem ersten und dem zweiten Kondensat benützt usw. Nach einer Reihe von Arbeitsgängen von Injektoren steigt der Druck der wiedergewonnenen Kondensate allmählich an, ohne den Nachteil des hiermit auftretenden Problems des Rückdrucks bzw. Gegendrucks. Der Druck des durch den letzten Arbeitsgang

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des Injektors untereinander vermischten Kondensats kann für ein Ausnutzen als ein Betätigungsfluid angehoben werden, so daß der Druck des untereinander vermischten Kondensates weiter auf einen gewünschten Wert angehoben werden kann. Jedoch ist ein solches System zur Durchführung dieses Verfahrens sehr aufwendig und raumbeanspruchend.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fluidzuführungseinrichtung vorzusehen, in welcher die Kondensate verschiedener Drücke vollständig untereinander vermischt werden können, ohne die latente Wärme der Kondensate wesentlich zu opfern. Erfindungsgemäß ist hierzu eine Fluidzuführungseinrichtung vorgesehen, die einen genügenden statischen hohen Druck des wiedergewonnenen Kondensats für eine·Zuführung in einen Dampfgenerator erzeugen kann, während die Größe der Einrichtung gering gehalten wird.

Zu diesem Zweck umfaßt eine Fluidzuführungseinrichtung, die die Druckhöhe eines Fluids aus einem Dampf/Flüssigkeitsgemisch für ein Drücken in einen Dampferzeuger allmählich anheben kann, einen Fluidbehälter zur Bildung eines statischen Druckes mit einem oberen Einlaß und einem unteren Auslaß, eine Pumpe mit einer Eintrittsöffnung, die mit dem unteren Auslaß in Verbindung steht, und einer Austrittsöffnung, und eine Injektoreinrichtung mit einem rückwärtigen Rohrteil, der mit der Auslaßöffnung in Verbindung steht, einem vorderen Düsenteil, welcher mit seiner Spitze zu dem oberen Einlaß gerichtet ist, und einer Fluid-Ansaugöffnung bzw. -Einlaßöffnung, welche in der Nachbarschaft des vorderen Düsenteils angeordnet ist, so daß das Fluid von dem unteren Auslaß durch die Pumpe betätigt bzw. bearbeitet wird zur Erhöhung eines Druckes bzw. seiner Druckhöhe und zu dem oberen Einlaß geschleudert bzw. gedrückt bzw. ejectiert wird,während ein Fluid von geringerem Druck aus der Ansaugöffnung bzw. Einlaßöffnung in den oberen Einlaß mitgerissen wird, so daß die untereinander vermischten Fluide mit verschiedenen Drücken in dem Fluidbehälter einen statischen Druck annehmen für die nächste zirkulatorische

Druckanhebung.

Bevorzugt umfaßt die Fluid-Einlaßöffnung eine öffnung zum Ansaugen bzw. Einlassen eines Gases.

Vorteilhafterweise sind eine Einrichtung zum Regulieren des öffnens und Schließens der Fluid-Einlaßöffnung und eine Einrichtung zum Feststellen eines vorbestimmten Pegels der Flüssigkeit in dem Behälter zur Betätigung der Regulierungseinrichtung zum Öffnen oder Schließen der Fluid-Einlaßöffnung vorgesehen.

Bevorzugt umfaßt der Fluidbehälter eine erste Kammer und eine zweite Kammer, welche die erste Kammer dicht umschließt, die eine obere Öffnung aufweist, die mit dem oberen Auslaß in dichter Verbindung steht; vorteilhafterweise ist ein Loch bzw. eine Öffnung an der Wand zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer und an einer Stelle über dem vorbestimmten Pegel angeordnet, so daß der Pegel der in dem Fluidbehälter vorhandenen Flüssigkeit nicht groß gestört wird.

Überdies ist bevorzugt eine Vielzahl von Ablenkeinrichtungen bzw. Prallplatten an der Außenwand der ersten Kammer und an der Innenwand der zweiten Kammer vorgesehen, um die Flüssigkeit gleichförmig zu verteilen.

Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bekannten Anordnung, bei der Kondensate mit verschiedenen Drücken allmählich miteinander vermischt werden, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

Nach Fig. 2 umfaßt ein Fluidreservoir 1 einen unteren Auslaß 11 und einen oberen Einlaß 12. Der untere Auslaß ist mit einer Eintrittsöffnung einer Zentrifugalpumpe 2 verbunden, die mit ihrer Austrittsöffnung mit einem rückwärtigen Rohrteil 41 eines Injektors 3 in Verbindung steht. Ein vorderer Düsenteil 31 ist verjüngt und weist mit seiner Spitze zu dem oberen Einlaß 12, um das durch die Zentrifugalpumpe 2 getriebene Fluid in den oberen Einlaß des Fluidbehälters 1 auszustoßen. Nahe dem vorderen Düsenteil 31 sind zwei Fluid-Ansaug- bzw. -Einlaßöffnungen vorgesehen, eine 34 für das Ansaugen bzw. Einführen von Gas und die andere 33 für das Ansaugen bzw. Einführen von aus einer Dampf/Flüssigkeits-Mischung bestehendem Fluid. Eine zylindrische Kammer 14 steht mit dem oberen Einlaß 12 dicht in Verbindung, welcher einen rohrförmigen Teil aufweist, der sich nahe bis zum Boden der zylindrischen Kammer 14 erstreckt. Der rohrförmige Teil 13 weist ein Loch 131,durch welches das Gas hindurchströmen kann, auf seiner oberen Wand und eine Vielzahl von Löchern 132, durch die die Flüssigkeit hindurchströmen kann, auf seiner unteren Wand auf, um zu versuchen, das in dem eintretenden Fluid vorhandene Gas und die darin vorhandene Flüssigkeit zu verteilen. In der oberen Wand der zylindrischen Kammer 14 ist eine Vielzahl von Löchern vorgesehen, um die Flüssigkeit noch weitergehend von dem Fluid zu verteilen bzw. zu trennen. Ein Spannungsventil 15 ist aus Gründen der Sicherheit vorgesehen, während eine Abflußöffnung 16 für das Abziehen des Inhaltes des Behälters 1 vorgesehen ist. Ein Bypass 17 ist so angeordnet, daß das hintere Rohrteil 41 des Injektors mit der zylindrischen Kammer 14 verbunden werden kann, und ein Ventil 58 ist vorgesehen, welches die Strömung in dem Bypass 17 steuert. Auf der Innenwand des Behälters 1 und der Außenwand der zylindrischen Kammer 14 ist eine Vielzahl von Ablenkelementen bzw. Prallplatten 18 vorgesehen, welche die einströmende Flüssigkeit daran hindern,

den Zustand des vorhandenen Fluids groß zu stören.

Ein Absperrventil 51 ist an der Fluid-Ansaugöffnung 3 3 des Injektors 3 angeordnet. Stromaufwärts des Absperrventils 5' ist ein automatisches Steuerventil 52 angeordnet, welches durch eine Pegel-Steuereinrichtung 6 gesteuert wird. Die Pegel-Steuereinrichtung 6 umfaßt eine Einrichtung zur Regulierung des Öffnens und Schließens des Steuerventils und ein automatisches Steuerventil 53, welches das Schliessen und Öffnen der Gasansaugöffnung 34 steuert, ebenso wie eine Einrichtung zur Feststellung eines Pegels des Fluids im Behälter 1. Zur Anzeige des Innendrucks des Behälters ist eine Druckmeßeinrichtung bzw. eine Druckmeßdose 54 vorgesehen. Zu demselben Zweck ist eine Druckmeßeinrichtung 55 am bzw. im Bypass 17 vorgesehen. Stromaufwärts des Entspannungsventils 15 ist ein Absatz mit einem Ventil 5 zur Zuführung von Flüssigkeit zu dem Behälter 1 vorgesehen. Ein zusätzliches Ventil 59 kann ebenfalls an dem oberen Einlaß 12 an einer Position vorgesehen sein,gerade vor dessen rohrförmigen Teil 13, wo dieser sich abwärts in die zylindrische Kammer 14 erstreckt.

Im folgenden wird die Betriebsweise der bevorzugten Ausführungsform erläutert. Vor Beginn des Betriebes wird sichergestellt, daß die Abzugsöffnung 16 und das Ventil 58 richtig geschlossen sind. Dann wird die Pegelsteuereinrichtung eingestellt und der Druck des Kondensats zur Versorgung eines (nicht gezeigten) Dampfgenerators in der durch einen Pfeil A angegebenen Richtung vorherbestimmt. Das Ventil 57 wird geöffnet, so daß zusätzliche Flüssigkeit durch den Absatz strömen kann, während das zusätzliche Ventil 59 geöffnet ist, um das Einfüllen der Flüssigkeit in den Behälter 1 glatt vonstatten gehen zu lassen. Wenn die Flüssigkeit den richtigen Pegel erreicht, werden die Ventile 57 und 59 geschlossen. Dann wird die Zentrifugalpumpe 2 in Betrieb gesetzt, um die Flüssigkeit des Behälters 1 durch die Düsenöffnung 31 in den oberen Einlaß 12

austreten zu lassen bzw. auszustoßen. Die ausgestoßene Flüssigkeit erzeugt einen reduzierten Druck nahe dem Düsenteil 31, welcher das aus einem Dampf/Flüssigkeits-Gemisch bestehende Fluid von der Fluid-Ansaugöffnung 3 3 zur Formung eines untereinander vermischten Fluids mitreißt, welches in den oberen Einlaß 12 des Behälters 1 eintritt. Der Pegel der Flüssigkeit wird ganz zu Beginn sinken, da die Flüssigkeit durch die Zentrifugalpumpe angesaugt wird, und dann ansteigen, um die Gasphase im Behälter 1 zu komprimieren. Wenn der Pegel der Flüssigkeit über den vorbestimmten Pegel ansteigt, wird die Reguliereinrichtung der Pegel-Steuereinrichtung 6 getriggert, um das automatische Steuerventil 34 zu öffnen und das automatische Steuerventil 52 zu schließen, so daß von der austretenden Flüssigkeit nur das Gas mitgerissen werden kann. Da der Eintritt von Flüssigkeit von dem automatischen Steuerventil 52 unterbrochen wird, wird der Pegel der Flüssigkeit in dem Behälter 1 auf dem vorbestimmten Pegel gehalten. Der weitere Betrieb der Zentrifugalpumpe 2 und des Injektors 3, welcher die Flüssigkeit rezirkuliert, führt zu einer allmählichen Erhöhung des Druckes des mit Hilfe des angesaugten bzw. eintretenden Gases untereinander vermischten Fluids. Wenn der Druck des untereinander vermischten Fluids den gewünschten Wert, wie er in der Druckmeßeinrichtung 54 angezeigt ist, erreicht, und die untereinander vermischte Flüssigkeit für eine Zuführung zum Dampfgenerator bereit ist, wird das untereinander vermischte Fluid durch das Öffnen eines Ventils 56, welches durch den vorbestimmten Pegel des Innendruckes im Behälter 1 gesteuert wird, gegen den Innendruck in den Dampfgenerator gedrückt. Wenn das untereinander vermischte Fluid aus dem Ventil 56 herausgeführt wird, sinkt der Pegel der Flüssigkeit unter den vorbestimmten Wert ab, wodurch die Reguliereinrichtung getriggert wird, das automatische Steuerventil 52 zu öffnen und das automatische Steuerventil 34 zu schließen, damit

die Dampf/Flüssigkeits-Mischung erneut in der herausgedrückten Flüssigkeit mitgerissen wird. Die Betriebsweise ist dann wieder so, daß der Innendruck des Behälters 1 erneut ansteigt.

Um den Pegel der Flüssigkeit in einem stabilen Zustand zu halten, ist die Abwärtsströmung des vermischten Fluids von dem oberen Einlaß 12 durch den Boden des rohrförmigen Teils 13 abgeschirmt und wird dadurch an einem direkter. Aufprall auf die Oberfläche der Flüssigkeit gehindert. Der Gasteil des vermischten Fluids strömt durch das Loch 131, während der flüssige Teil des vermischten Fluids durch die Löcher 132 strömt, so daß der Dampf und die Flüssigkeit des untereinander vermischten E'luids in die Gas- und Flüssigkeits-Phasen aufgeteilt werden können, ohne daß irgendeine Unruhe in dem stabilen Zustand des Flüssigkeitspegels erzeugt wird. Um den vorstehenden Effekt zu erzeugen, ist außerdem eine Vielzahl von Ablenkeinrichtungen bzw. Prallplatten an der Innenwand des Behälters 1 und der Außenwand der Zwischenkammer 14 angeordnet, um die abwärts strömende Flüssigkeit abzulenken und dadurch den Impuls bzw. die Schwungkraft der Abwärtsströmung auf ein Minimum herabzusetzen, welcher bzw. welche den stabilen Zustand der vorhandenen Flüssigkeit beeinträchtigt.

Der Innendruck im Behälter 1 steigt aufgrund des Dämpfungseffektes der Gasphase im Behälter nur allmählich an. Infolgedessen ist nur eine moderate Ausgangsleistung der Zentrifugalpumpe 2 erforderlich. Demzufolge weist die erfindungsgemäße Lösung nicht die Nachteile wie bekannte Kondensat-Zuführeinrichtungen für Dampfgeneratoren auf.

Claims

European Patent Attorneys

Dr. MOHer-Bor« und Partner · POB 26 02 47 · D-8000 Muncfam 26

Deutsche Patentanwälte

Dr. W. Müller-Bord *

Dr. Paul Deuf el

Dipl.-Chem., Dipl.-WirtsA.-Ing.

Dr. Alfred Schön

DipL-Chem.

Werner Hertel

Dipl.-Phys.

Dietridi Lewald

Dipl.-Ing.

Dr.-Ing. Dieter Otto

Dipl.-Ing.

Brit. Chartered Patent

B. David P. Wetters

M. A. (Oxon) Ch. Chem. M. R. S. C.

Hl/sy-£F-~4-g.9-§-*

Jaw-Cheng Chiang

No. 6, Hsin Kai Yuen, Ching Yuen Village Tzi Sang Hsiung, Tax Don Hsien, Taiwan,ROC

Einrichtung zur Zuführung von Dampf/Flüssigkeit in einen

Dampfgenerator

Patentansprüche

M.) Einrichtung zur Zuführung eines Fluids, die die Druckhöhe eines Fluids aus einem Dampf/Flüssigkeits-Gemisch, um dieses in einen Dampfboiler zu drücken, allmählich anhebt, gekennzeichnet durch einen Fluidbehälter zur Bildung eines statischen Druckes mit einem oberen Einlaß und einem unteren Auslaß, durch eine Pumpe, die mit einer Ein-

trittsöffnung mit dem unteren Auslaß in Verbindung steht und eine Auslaßöffnung aufweist, und durch eine Injektoreinrichtung, die einen rückwärtigen Rohrteil, welcher mit der Auslaßöffnung in Verbindung steht, einen vorderen Düsenteil, dessen Spitze zu dem oberen Einlaß jgerichtet ist, und eine Fluid-Ansaugöffnung bzw. -Eintrittsöffnung aufweist, welche in der Nachbarschaft des vorderen Düsenteils angeordnet ist, so daß Fluid von dem unteren Auslaß durch die Pumpe zum Anheben der Druckhöhe betätigt und zu dem oberen Einlaß gedrückt wird, während ein Fluid mit geringerem Druck aus der Ansaugöffnung in den oberen Einlaß mitgerissen wird, derart, daß die untereinander vermischten Fluide unterschiedlicher Drücke einen statischen Druck in dem Fluidbehälter für die nächste in Zirkulation erfolgende Anhebung der Druckhöhe annehmen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Eintrittsöffnung eine öffnung zum Ansaugen bzw. Eintreten eines Gases umfaßt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Regulieren des öffnens und Schließens der Fluid-Ansaugöffnung bzw. -Einlaßöffnung und eine Einrichtung zur Feststellung eines vorherbestimmten Pegels der Flüssigkeit in dem Behälter zur Betätigung der Reguliereinrichtung zum öffnen oder Schließen der Fluid-Eintrittsöf fnung vorgesehen sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidbehälter eine erste Kammer und eine zweite Kammer, die die erste Kammer in einer vertikalen Richtung dicht umschließt, aufweist, daß die erste Kammer eine obere öffnung umfaßt, die mit dem oberen Auslaß in dichter Verbindung steht, und daß ein Loch bzw. eine Öffnung auf der Wand zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer an einer Position oberhalb des vorbestimmten Pegels angeordnet ist, so daß der Pegel bzw.die Oberfläche der in dem Fluidbehälter vorhandenen Flüssigkeit nicht groß gestört wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Äblenkrichtungen bzw. Prallplatten an der äußeren Wand der ersten Kammer und an der inneren Wand der zweiten Kammer angeordnet ist zur gleichförmigen Verteilung der Flüssigkeit.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil an der Wand des Fluidbehälters vorgesehen ist, welches die Zuführung des Fluids zum Dampfgenerator steuert, wobei die Betätigung dieses Ventils durch einen vorherbestimmten Innendruck des Flüssigkeitsbehälters bestimmt wird.