DE60382C - Vorrichtung zum Reinigen von Kesselspeisewasser - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es sind schon vielfach Versuche gemacht worden, mit Hülfe chemischer Reagentien Kesselspeisewasser vor seinem Einlassen in den betreffenden Kessel zu reinigen. Hierbei hat man zum Zweck gehabt, namentlich den in Form von Bicarbonat und Sulfat enthaltenen Kalk zu beseitigen, indem ausfallende Kalkverbindungen, wie z. B. Calciummonocarbonat, erzeugt wurden. Um die behufs Befreiung des Wassers von den kesselsteinbildenden Verunreinigungen erzeugten Niederschläge nicht mit in den Kessel gelangen zu lassen, hat man dieselben in irgend einer Weise durch Absitzenlassen oder Filtriren von dem gereinigten Wasser zu trennen gesucht. Die Scheidung des Niederschlages von dem klaren Wasser durch Absitzenlassen (Sedimentirung) erforderte verhältnifsmäfsig lange Zeit, ohne mit Sicherheit ein thatsächlich klares Wasser zu liefern. Bei der Filtration wiederum zeigte sich der Uebelstand, dafs von dem Niederschlag Antheile durch das Filter gingen, oder auch die Filtration sich durch Verstopfung allmälig in störender Weise verlangsamte;

Diesen Uebelständen abzuhelfen, ist nun der Zweck der vorliegenden Erfindung. Die zur Erreichung desselben angestellten Versuche und Beobachtungen zeigten, dafs bei den bisher üblichen Reinigungsmethoden, bei welchen man das Fällungsmittel in das bereits erhitzte Wasser einführte, ein wenigstens theilweise äufserst feiner Niederschlag entstand, sowie dafs wohl auch nachträglich sich ein solcher noch bildete und somit die Abscheidung von störenden Schlammmassen in dem Kessel nicht ausgeschlossen war. Es wurde hierbei festgestellt, dafs bei der vorgängigen Erwärmung des Speisewassers und darauffolgenden Zugabe der Fällungsmittel die Fällung hauptsächlich in zwei Phasen eintritt.

In der ersten Phase zersetzt sich nämlich beim Erhitzen des ungereinigten Speisewassers der gröfste Theil des in demselben enthaltenen doppeltkohlensauren Kalks (bei genügend hoher und andauernder Erhitzung auch die Gesammtmenge desselben) in freie Kohlensäure und ausfallenden kohlensauren Kalk. Nachdem darauf die Fällungsmittel zugesetzt sind, tritt die zweite Phase der Niederschlagsbildung ein, indem nunmehr der Rest des noch unzersetzten Calciumbicarbonats und der im Rohwasser gelöst enthaltene Gyps in niederfallendes Calciummonocarbonat bezw. auch die Schwefelsäure desselben in eine unlösliche Verbindung, etwa Baryumsulfat, übergeführt wird.

Die Zersetzung des doppeltkohlensauren Kalks infolge der vorgängigen Erwärmung geht, da. bei der Erwärmung die Temperatur des Wassers nur allmälig sich steigert, in der Hauptwassermasse ebenfalls nur allmälig vor sich, an den Stellen des Behälters oder der Reinigungsvorrichtung mit höherer Temperatur (z. B. an den mit Speisewasser in Berührung stehenden Heizorganen) findet leicht eine Abscheidung des kohlensauren Kalks in Form eines kesselsteinartigen Belages statt, so dafs einestheils ein wenigstens theilweise äufserst feiner und sich somit schlecht absetzender und auch schlecht filtrirender, das Filter aufserdem verstopfender Niederschlag, anderentheils eine feste Kruste von Calciummonocarbonat entsteht, während aufserdem ein Theil (und dazu

auch ein sich durchaus nicht gleichbleibender) desselben als Bicarbonat in Lösung bleibt, da verdünnte Calciumbicarbonatlösungen sich durch Erhitzung nicht völlig zersetzen.

Für die nun nachfolgende Fällung, z. B. des etwa in Lösung gebliebenen Antheils an CaI-ciumbicarbonat aus dem heifsen Wasser, ist es nöthig, einen Ueberschufs an Aetzkalk oder sonstigen Basen zur Bindung der in dem Bicarbonat gewissermafsenhalbgebundenen Kohlensäure anzuwenden, da die Menge des in Lösung gebliebenen Antheils an Bicarbonat stets wechselnd sein- wird.

Ferner tritt beim Zulassen des Fällungsmittels in das bereits heifse Wasser die Niederschlagbildung in dem Mafse ein, als Reagens mit dem Wasser in Berührung tritt; erst nachdem sämmtliches Reagens in das Wasser eingelaufen und auch sämmtliches Wasser mit Reagens in Berührung'gekommen ist, wird in dem hierzu nothwendig, gewesenen Zeitraum auch die Niederschlagbildung sich vollzogen haben können. Dieselbe geht also trotz der Erwärmung des Wassers nur allmälig vor sich, und zwar werden die Niederschläge nach und nach feiner und feiner und bilden sich immer langsamer, weil die Reagentien mit an Bicarbonaten und Sulfaten immer ärmer werdendem Wasser, also gewissermafsen mit immer verdünnterer Bicarbonat- u. s. w. Lösung zusammenkommen. Da nun aber im allgemeinen die Niederschläge stets immer langsamer ausfallen und um so feiner werden und sich immer langsamer bilden, je verdünnter die Lösungen sind, so wird ein Gleiches also auch hierbei eintreten, was denn auch in vorliegendem Fall mit den praktischen Erfahrungen übereinstimmt. Hierdurch wird eben das langsame Absetzen und das unsichere Abfiltriren des Niederschlages bezw. das leichte Verstopfen des Filters bedingt.

Allen den beregten Uebelständen soll nun auf Grund obiger Beobachtungen nach vorliegender Erfindung in folgender Weise abgeholfen werden.

Man mischt die Reagentien,· deren Mengen sich nach der Analyse des zu reinigenden Speisewassers genau berechnen lassen, mit der gesammten Menge des zu reinigenden, nicht erwärmten Speisewassers und heizt nun erst das gesammte Gemisch mit direct einzuleitendem Dampf. Durch die so in der Flüssigkeit hervorgerufene gelinde Bewegung wird das Wasser mit den Reagentien innig durch einander gemischt, so dafs die Fällungsmittel (wie u. A. Aetzkalk, Aetznatron, Soda) auf alle Theile des Wassers gleichmäfsig einwirken und sämmtliche fällbaren Bestandtheile des Wassers in allen Theilen desselben schnell und im wesentlichen gleichzeitig zur Fällung bringen. Der in der gesammten Wassermasse allstellig sich bildende Niederschlag aber nimmt grofsflockige' Gestalt an, weil die vielen gleichzeitig zur Ausscheidung gelangenden Theilchen sich gegenseitig berühren und infolge dessen sich zusammenballen.

Es ergiebt sich hierbei noch der Vortheil, dafs die sich zusammenballenden Theilchen die organischen Bestandtheile des Wassers einhüllen und so auch die Beseitigung dieser in erhöhtem Mafse ermöglichen. Bei vorgängiger Erwärmung läfst sich eine gleich umfassende, in einem einzigen Mal verlaufende Niederschlagbildung nur erreichen, wenn man die Reagentien in erheblichem Ueberschufs zusetzt, also einen Nachtheil beseitigt und dafür einen anderen, wohl sicher gleichwertigen, wieder bedingt. Da aufserdem doppeltkohlensaurer Kalk lediglich durch Bindung seiner halbgebundenen Kohlensäure mittelst der zugesetzten Reagentien und nicht durch Vertreibung solcher halbgebundenen Kohlensäure mittelst Erwärmung als einfach kohlensaurer Kalk ausgeschieden wird, so wird ferner vermieden, dafs in dem Reinigungsbehälter sich · kohlensaurer Kalk an d*ie heifsen Stellen bezw. an die Heizorgane, wo die Zersetzung des Calciumcarbonate naturgemäfs am ehesten und reichlichsten vor sich geht, als kesselsteinartiger Belag ansetzt.

Die Reinigung wird durch das oben beschriebene Verfahren bei Anwendung der geeigneten, durch die Analyse des zu reinigenden Wassers leicht festzustellenden Reagentien somit eine verhältnifsmäfsig gründliche, aufserdem erzielt man einen leicht absetzbaren und abfiltrirbaren Niederschlag. Dieses ist für vorliegende Erfindung wesentlich, da hierdurch die Filtration gleich in oder unmittelbar bei dem Reinigungsbehälter einfach durch den natürlichen Druck der Wassermassen bezw. durch die hebende Wirkung des Filterauslaufrohres und infolge der gröfseren Niederschlagsflocken, die in die Filtermasse nur unwesentlich eindringen können, die Reinigung des Filters bei unterbrochener Filtration einfach durch einen Dampfstrom bewirkt werden kann, welcher in entgegengesetzter Richtung zu der Wasserbewegung das Filtermaterial durchströmt.

Demgemäfs kann man zur Ausführung des gekennzeichneten Verfahrens einen Apparat von äufserst einfacher Anordnung verwenden; zwei verschiedene Ausführungsweisen desselben sind auf beiliegender Zeichnung durch Fig. ι und 2 veranschaulicht. Fig. 1 stellt einen Doppelapparat für ununterbrochenen Betrieb dar. Bei einem solchen Doppelapparat ist der eine Apparat mit dem für eine Betriebsperiode erforderlichen Wasser und den Reinigungsreagentien beschickt, während der zweite seinen Inhalt in gereinigtem Zustande abgiebt. Die von Zeit zu Zeit nothwendig werdende Reini-

gung der Filterapparate kann, da die Ausfällung sehr rasch erfolgt, nach Entleerung der betreifenden Abiheilungen vor Einführung neuen Wassers und neuer Fällmittel bei genügender Gröfse der einzelnen Abtheilungen bezw. des Apparates stets geschehen, so dafs der ununterbrochene Betrieb vollständig gesichert ist.

Man kann auch mit einem einfachen Apparat die dem Bedarf entsprechende Wassermenge mit völliger Sicherheit reinigen, wenn der Speiseraum des Kessels so . bemessen ist, dafs die zeitweiligen Schwankungen im Wasserstand, welche durch das sehr schnell vor sich gehende Neubeschicken und die Dauer des Ausfällens bedingt werden, zulässig erscheinen.

Der Apparat kann offen oder geschlossen ausgeführt werden. Offene Apparate sind nur für stationäre, geschlossene auch für mobile Kessel (Schiffskessel, Lokomotivkessel u. s. w.) anzuwenden.

Der in Fig. ι dargestellte Doppelapparat ist offen, während Fig. 2 einen geschlossenen einfachen Apparat veranschaulicht.

In Fig. ι ist A A ein zweitheiliger offener Behälter. Die beiden Theile sind vollständig gleich ausgestattet. Sie enthalten je eine durchlöcherte Rinne B, in welche die Fällmittel, die für das dem Fassungsraum der Abtheilungen entsprechende Wasser erforderlich sind, eingetragen werden. Das mit einer Anzahl von Oeffnungen versehene Zuleitungsrohr a, für jede Abtheilung besonders absperrbar, ergiefst das Wasser in die Rinne B über die Fällmittel. Wenn das Wasser in einer Abtheilung A über den Boden der Rinne hoch gestiegen ist, so wird der Zuflufs abgesperrt, Ventil g geöffnet, Ventil/ geschlossen und Dampf durch Rohr c in den Behälter eingelassen. Die Bildung des Niederschlages geht nun rasch vor sich. In jeder Abtheilung ist ein Filtrirapparat C mit leicht abnehmbarem Deckel so aufgestellt, dafs das Wasser von unten in denselben eindringen und durch ein Ableitungsrohr b vom Deckel des Filters aus der Abflufs des gereinigten Wassers nach einem Reservoir erfolgt, sobald Ventil e geöffnet wird, während die Niederschläge von dem Filtrirmaterial zurückgehalten werden.

Wenn die eine Abtheilung genügend entleert ist, beginnt dasselbe Spiel bei der anderen.

Zum Zweck der Reinigung' des Filters wird das Dampfventil / geöffnet, während Rohr c durch Schliefsung des Ventils g abgesperrt und auch Ventil e geschlossen ist. Nun tritt Dampf durch Rohr b in den Filtrirapparat und durchdringt von oben her die Filtermasse. Dadurch werden die aufgenommenen Schlammmassen herausgespült und können nebst den im Behälter abgesetzten durch Ventil d abgelassen werden.

Nach Fig. 2 ist A ein geschlossener Behälter, aufweichen, durch ein Ventil h absperrbar, ein Gefäfs B aufgebaut ist. In dieses Gefäfs werden die Fällmittel, der Bequemlichkeit wegen meist in rohem Kesselspeisewasser gelöst, eingebracht, während das erwähnte Zwischenventil h geschlossen ist. Behälter A wird dann bis zu einer Marke durch das gelochte Rohr a mit Wasser gefüllt, gleichzeitig aber läfst man aus Gefäfs B die Fällmittellösung durch' eine Brause nach Behälter A treten, indem man das Zwischen ventil h und auch das Ventil i in dem Verbindungsrohr k zwischen A und B öffnet. Wenn das Gefäfs B entleert ist, so öffnet man die Dampfeinleitung, Rohr c, und schliefst dann, sobald Dampf aus dem Füllventil / auf dem Behälter B auszutreten beginnt, dieses letztere und nach kurzer Zeit auch die beiden Ventile für die Verbindung von A und B, wonach das Füllventil wieder geöffnet wird.

Das Wasser wird erhitzt und in kräftige Bewegung versetzt, wie in dem anderen Fall. Der verhältnifsmäfsig grofsflockige Niederschlag bildet sich, und es wird nun die Verbindung mit dem Filtrirapparat C durch Rohr b¹ hergestellt. Das Wasser tritt wiederum von unten in denselben ein, das gereinigte Wasser aber geht, sobald im Behälter A der Druck bis zur Höhe des Kesseldruckes gestiegen ist, durch Rohr b und das geöffnete Ventil e in den Kessel K ab. Zur Reinigung des Filtrirmaterials wird Dampf von oben durch Ventil/ und Rohr e¹ in den Filtrirapparat C geleitet, wobei Ventil e geschlossen sein mufs. Durch die Ventile d d wird der Schlamm abgeführt. Man kann selbstverständlich auch einen Filtrirapparat in den geschlossenen Behälter A einbauen, wie auch einen solchen neben dem offenen Behälter anordnen. Auch kann man bei entsprechender Abänderung der Anordnung bei dem geschlossenen Apparat die Fällmittel in ungelöstem Zustand in das Gefäfs B eintragen und das rohe Speisewasser darüber leiten.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Zur Reinigung von Kesselspeisewasser entweder :

   a) ein oder mehrere offene Behälter (A) mit darin oder daneben aufgestelltem Filter (C) und mit darüber befindlicher durchlochter Rinne (B) zur Aufnahme der dem Wasser zuzusetzenden festen Chemikalien, in welche durch ein durchbohrtes Rohr (a) das ungereinigte Wasser eintritt, die Chemikalien löst und in den Behälter (A) gelangt, in welchem es durch Dampf erhitzt und durch eine heberartige Rohrverbindung (b) von unten durch' das Filter vermittelst des hydrostatischen Druckes der Wassermasse

   bezw. durch die hebende Wirkung des Filterauslaufrohres gedrückt wird, sofern zum Auswaschen des Filters ein umgekehrtes Durchstreichen von Dampf ermöglicht ist, oder

   b) ein geschlossener Behälter (A) mit nebengestelltem Filter und darüber befindlichem geschlossenen Behälter für die gelösten Chemikalien, welche dem durch das Füllrohr (a) in den Behälter eingelassenen ungereinigten Wasser durch eine Brause zugeführt werden, sofern der Inhalt des Behälters (A) mit Dampf erhitzt werden kann, und wenn gleiche Spannung in ihm und dem Dampfkessel eingetreten ist, eine heberartige Rohrverbindung (b¹ b) das Abfliefsen von unten durch das Filter in den Dampfkessel gestattet.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.