DE3738572C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstufige Verdampferanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der Aufbau der einzelnen Verdampferstufen einer solchen Anlage und deren Wirkungsweise sind in der Veröffentlichung "Optimierung der Verdampfergeometrie vielstufiger Meerwasserverdampfungsanlagen hinsichtlich Wärmeübergang und Druckverlust" (ivt - Information des Instituts für Verfahrenstechnik der RWTH-Aachen, 1987 (17) 2, Seite 11-17) näher beschrieben. Das einzudampfende Medium wird von oben in die sogenannte Kopfstufe, die in der Spitze der als quaderförmiger Turm ausgebildeten Verdampferanlage angeordnet ist und die erste Verdampferstufe darstellt, eingeleitet und läuft in Form eines Flüssigkeitsfilmes über die Außenoberfläche eines in mehreren Lagen übereinander angeordneten Bündeln von Verdampferrohren bis auf den Boden der Kopfstufe. Zur Beheizung der Kopfstufe wird Frischdampf von einer Seite der Verdampfungsanlage in die Verdampferrohre eingeleitet, die in horizontaler Richtung quer durch die Kopfstufe zur gegenüberliegenden Seite der Verdampferanlage führen. Der kondensierende Dampf gibt seine Wärme an den auf der Außenoberfläche der Verdampferrohre herunterfließenden Flüssigkeitsfilm ab und verdampft einen Teil des einzudampfenden Mediums. Das Kondensat des Frischdampfes wird abgeleitet. Der durch die Eindampfung entstehende Brüden der Kopfstufe wird zur Beheizung der nachfolgenden Verdampferstufe benutzt, die ebenso wie die übrigen Stufen in ihrem Bauprinzip vollständig der Kopfstufe gleichen. Die Zuführung des einzudampfenden Mediums in die zweite Verdampferstufe wird in der Weise realisiert, daß der Boden der Kopfstufe als Siebboden mit der Funktion eines Staublechs ausgebildet ist, so daß das einzudampfende Medium gezielt auf die Verdampferrohre der zweiten Verdampferstufe abfließen kann.

Mit Ausnahme der letzten Verdampferstufe, die eine Abflußleitung für das eingedampfte Medium aufweist, haben auch alle anderen Verdampferstufen einen solchen Siebboden, so daß das einzudampfende Medium durch alle Stufen hindurch bis in die letzte Verdampferstufe gelangt, wobei in jeder Stufe ein Teil eingedampft wird und der dadurch entstehende Brüden zur Beheizung der jeweils nachfolgenden Stufe benutzt wird.

Das in den einzelnen Stufen entstehende Brüdenkondensat wird aufgefangen und abgeleitet, wobei die in dem Kondensat enthaltene Wärme zur Aufheizung des frisch zugeführten einzudampfenden Mediums (im Gegenstrom) benutzt wird.

Da der Frischdampf bzw. der Brüden der jeweils vorlaufenden Verdampferstufe von einer Seite der Verdampferanlage zur gegenüberliegenden geführt und dort als Kondensat aufgefangen und abgeleitet wird, stehen für die Ableitung des in einer Stufe neu entstandenen Brüden stets nur die beiden anderen Seiten dieser Stufe zur Verfügung. In der bekannten Anlage sind die einzelnen Verdampferstufen völlig baugleich ausgeführt, wenn man von der Mediumzu- und Mediumableitung in der ersten bzw. der letzten Stufe absieht, so daß auch die Verdampferrohre in gleicher Weise ausgerichtet sind. Das bedeutet, daß die Brüdenableitung, wenn die Frischdampf- bzw. Brüdenzuleitung von der linken oder rechten Seite erfolgt, stets auf der Vorder- und/oder Rückseite der Verdampferanlage angeordnet sein muß. Das aber hat den Nachteil, daß der Brüdenstrom vom Austritt einer Stufe bis zum Eintritt in die nächstfolgende Stufe mehrfach umgelenkt werden muß, weil er außen um die Verdampferanlage herumgeführt werden muß. Dies hat nicht nur strömungstechnische Nachteile (Druckverlust), sondern bedeutet insbesondere eine komplizierte Bauweise der Brüdenleitungen. Hinzu kommt, daß die Unterbringung von Tropfenabscheidern im Brüdenleitungssystem wegen der gegebenen baulichen Enge schwierig zu realisieren ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine mehrstufige Verdampferanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß diese Nachteile nicht mehr gegeben sind.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei einer Verdampferanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Brüdenauslaß einer Verdampferstufe und der Brüdeneinlaß der nächstfolgenden Verdampferstufe auf derselben Seite der Verdampferanlage angeordnet werden, daß also benachbarte Verdampferstufen, die nach wie vor im Prinzip völlig baugleich sein können, im Horizontalschnitt gesehen jeweils um 90° gegeneinander verdreht angeordnet werden. Wenn z.B. in einer Stufe die Verdampferrohre von links nach rechts verlaufen, verlaufen sie in der unmittelbar vorhergehenden und/oder unmittelbar nachfolgenden von vorne nach hinten, also kreuzweise zueinander. Durch diese Maßnahme liegen Brüdeneintritt und Brüdenaustritt immer übereinander auf derselben Seite der Verdampferanlage, so daß der Brüden nicht mehr außen um die Verdampferanlage herumgeführt werden muß. Demzufolge wird die leitungsmäßige Verbindung erheblich vereinfacht. Dies schafft auch die Möglichkeit, in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung Tropfenabscheider zur Gewährleistung eines reinen Brüdenkondensates vorzusehen, da die bauliche Enge, wie sie nach dem Stand der Technik gegeben ist, nicht mehr besteht, insbesondere dann nicht, wenn die Verbindung zwischen Brüdenein- und -auslaß benachbarter Verdampferstufen als angeschweißte oder angeflanschte Haube mit einem sehr großen Strömungsquerschnitt, also nicht mehr als konventionelle Rohrleitung ausgeführt ist.

Anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die drei obersten Stufen einer erfindungsgemäßen mehrstufigen Verdampferanlage

Fig. 2 einen Horizontalschnitt gemäß Linie a-a in Fig. 1.

In Fig. 1 sind die drei obersten Verdampferstufen 1, 1′, 1′′ einer vielstufigen Verdampferanlage gemäß der Erfindung dargestellt. Das einzudampfende Medium (z.B. Meerwasser) wird von oben durch die Zuleitung 3 in die Kopfstufe 1 der Verdampferanlage eingeführt und staut sich zunächst auf einem Staublech 4, das als Siebboden ausgebildet ist und das Medium 5 dosiert auf ein in mehreren horizontalen Lagen geschichtetes Bündel von Verdampferrohren 6 abfließen läßt. Das Medium 5 läuft durch Schwerkraftwirkung in Form eines Flüssigkeitsfilms von oben nach unten über die Oberfläche der Verdampferrohre 6 und fließt schließlich auf den Siebboden 4 der zweiten Verdampferstufe 1′, wo es dann in entsprechender Weise über die dortigen Verdampferrohre 6′ geführt wird. Die Verdampferrohre 6′ der zweiten Stufe 1′ sind gegenüber den Verdampferrohren 6 der ersten Stufe 1 im Horizontalschnitt gesehen (Fig. 2) um 90° verdreht angeordnet. Um während des Durchfließens der ersten Verdampferstufe 1 einen Teil des Mediums 5 zu verdampfen, wird von der linken Seite der Verdampferanlage über eine Zuleitung 2 Frischdampf durch die Verdampferrohre 6 geleitet. Auf der rechten Seite der Verdampferstufe 1 wird das nach Abgabe der Kondensationswärme an das Medium 5 entstandende Frischdampfkondensat gesammelt und durch die Leitung 7 abgeführt und z.B. noch zur nicht dargestellten Vorwärmung des frisch zugeführten Mediums 5 benutzt. Der durch Verdampfung des Mediums 5 entstandene Brüden wird auf der in Fig. 1 nicht sichtbaren Rückseite der Verdampferanlage aus der ersten Verdampferstufe 1 heraus und in die darunter liegende Verdampferstufe 1′ ebenfalls auf der Rückseite eingeführt. Auf diese Weise wird das durch die zweite Verdampferstufe 1′ über die Verdampferrohre 6′ laufende Medium beheizt und zu einem weiteren Teil verdampft.

In entsprechender Weise verläuft dieser Prozeß in der dritten Verdampferstufe 1′′, in der die Verdampferrohre 6 die gleiche Ausrichtung wie in Stufe 1 haben. Der unverdampft gebliebene Teil des Mediums 5 fließt von den Verdampferrohren 6′ auf das Staublech 4 der dritten Stufe 1′′, wo es dosiert auf die Verdampferrohre 6 der dritten Stufe 1′′ läuft.

Der in der zweiten Verdampferstufe 1′ entstandene Brüden wird über die Zuleitungseinrichtung 8 auf der linken Seite der Verdampferanlage (Brüdenauslaß 10) aus der Stufe 1′ abgezogen und wieder von links (Brüdeneinlaß 11) in die Verdampferrohre 6 der dritten Stufe 1′′ eingeleitet, um nochmals einen Teil des Mediums 5 zu verdampfen. Die Ableitung des Brüdenkondensats erfolgt wiederum wie in der ersten Verdampferstufe 1 über eine Leitung 7. Da die Zuleitungseinrichtung 8 infolge des Übereinanderliegens von Brüdenzu- und -ableitung benachbarter Verdampferstufen auf derselben Seite der Verdampferanlage einfach als an den quaderförmigen Grundkörper der Verdampferanlage angeflanschte Haube ausgeführt ist und keinen wesentlichen baulichen Beschränkungen unterworfen ist, kann problemlos ein Tropfenabscheider 9 in die Zuleitungseinrichtung 8 eingebaut werden. Die Haube 8 kann mit wenig Materialaufwand bei großem Strömungsquerschnitt gebaut werden, da sie über die gesamte Breite der Verdampferanlage reicht. Im Vergleich zu der als konventionelle Rohrleitung ausgeführten Zuleitungseinrichtung nach dem Stand der Technik ergibt sich hierdurch eine äußerst druckverlustarme Lösung. In entsprechender Weise wie die Brüdeneinlaßseite ist auch die Seite des Brüdenkondensatauslasses jeder Verdampferstufe 1, 1′, 1′′ in Form einer angeflanschten Haube gestaltet, so daß dort auch die nicht dargestellten Inertgas-Absauganschlüsse untergebracht werden können, da die einzelnen Verdampferstufen 1, 1′, 1′′ wegen der abnehmenden Brüdentemperatur zur Erzielung einer Brüdenentspannung und damit letztlich eines Verdampfungseffektes für das Medium 5 unter entsprechend verminderten Betriebsdrücken (Unterdruck) stehen müssen.

In den Fig. 1 und 2 sind die Heizelemente zur Beheizung des Mediums 5 als Verdampferrohre 6, 6′ dargestellt worden. Das erfindungsgemäße Lösungsprinzip einer jeweils um 90° im Horizontalschnitt gegeneinander verdrehten Anordnung benachbarter Verdampferstufen ist jedoch auch bei anderen Formen der Heizelemente (z. B. Wabenform) anwendbar. Entscheidend ist allein, daß Brüdenein- und -auslaß benachbarter Stufen auf derselben Seite der Verdampferanlage liegen.

Claims (3)

1. Mehrstufige Verdampferanlage, deren übereinander angeordnete Verdampferstufen mit Heizelementen, insbesondere Verdampferrohren, ausgestattet sind, in denen jeweils ein Heizmedium quer durch die Verdampferstufe führbar ist und über deren Außenoberfläche das zu verdampfende Medium als Flüssigkeitsfilm von oben nach unten fließen kann, wobei die jeweils nachfolgende Verdampferstufe mit den durch die Verdampfung eines Teils des Mediums entstehenden Brüden der vorlaufenden Verdampferstufe beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Brüdenauslaß (10) einer Verdampferstufe (1, 1′) und der Brüdeneinlaß (11) der nächsten Verdampferstufe (1′, 1′′) auf derselben Seite der Verdampferanlage angeordnet sind.

2. Verdampferanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Brüdenauslaß (10) jeweils ein Tropfenabscheider (9) angeordnet ist.

3. Verdampferanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Brüdenauslaß (10) einer Verdampferstufe (1, 1′) und Brüdeneinlaß (11) der nachfolgenden Verdampferstufe (1′, 1′′) als vorgeschweißte oder angeflanschte Haube (8) ausgebildet ist.