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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Dampfflüssigkeitsstromes
in mehrgliedrigen Verdampfern mit senkrecht stehenden Heizrohren Bei den bekannten
Ausführungen von mehrgliedrigen Verdampfern mit senkrecht stehenden Heizrohren,
deren Einzelglieder sowohl im Heizdampfstrom als auch im Dampfflüssigkeitsstrom
nacheinandergeschaltet sind, darf die Gesamthöhe der Heizkammern, also der gesamte
Weg, den das in den Heizrohren erzeugte Dampfflüssigkeitsgemisch in diesen zurücklegt,
im allgemeinen 5 bis 7 m nicht überschreiten, weil sonst das Raumverhältnis von
Dampf zur Flüssigkeit so groß wird, daß die Endheizflächen der Rohre nicht mehr
genügend von der Flüssigkeit benetzt werden.
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Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, dem von einem Glied zum nächsten
iiberströmenden Gemisch neue Flüssigkeit zuzuführen.
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Aber auch diese Maßnahme beseitigt den Übelstand nur unvollkommen,
weil dadurch die zu große Geschwindigkeit des Gemisches nicht herabgesetzt wird
und auch durch den Zusatz der Flüssigkeit Störungen in den Dichteverhältnissen der
einzudampfenden Lösungen hervorgerufen werden.
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Gemäß der Erfindung werden die beobachteten Mängel durch eine Trennung
der aus den Heizrohren austretenden, an Dampf allzu reichen Gemische in Dampf oder
einen sehr dampfreichen Teil und einen flüssigkeitsreichen Teil beseitigt. Diese
Trennung wird in den Überführungsräumen auf die Weise erreicht, daß diese an einer
Stelle stark erweitert werden, so daß hier also der Mischraum zu einem Entmischungsraum
wird, in dem sich ein dampfreicheres Gemisch oder ein Teil des Dampfes oben ansammelt,
der flüssigkeitsreichere Teil dagegen unten. Der letztere fließt dann, wie üblich,
durch die Uberführungsleitung, in der das Gemisch durch den schnellen Wirbelstrom
wieder ganz gleichmäßig gemacht wird, nach dem unteren Raum des nächsten Gliedes
und weiter in dessen Heizrohre. Der in dem Entmischungsraum nach oben abgeschiedene
Dampf oder das dampfreichere Gemisch wird unmittelbar in den Flüssigkeitsabscheider
des letzten Gliedes C abgeleitet, wo es sich mit dem aus dem Glied C abfließenden
Dampfflüssiglçeitsgemisch vereinigt. Uber jedem Fntmischungsraum sind Ventile angebracht,
durch welche die Menge des aus jedem Glied abzutrennenden Dampfes so geregelt wird,
daß der für die Verdampfung im nächsten Glied erforderliche höhere Gehalt des überströmenden
Gemisches an Flüssigkeit erreicht wird.
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Bei Einführung dieser Regelung ist eine Begrenzung des Weges für
das Dampfflüssigkeitsgemisch durch . die Heizrohre auf 5 bis 7 m nicht mehr erforderlich.
Es kann dafür ein beliebig langer Weg gewählt, also eine beliebige Zahl von Gliedern
hintereinandergeschaltet werden unter der Bedingung, daß die Länge der Heizrohre
in den Einzelgliedern 5 bis 7 m nicht überschreitet.
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Je nach der Bauart der Einzelglieder wird
bei diesem
neuen Verfahren auch der Heizdampf ìn~zweckentsprechender Weise durch die hintereinandergeschalteten
Dampfkammern geführt, nämlich bei Heizkammern mit Rohren, die länger als der Durchmesser
der Kammer sind, an den Rohren entlang, bei Heizkammern mit kurzen Rohren quer zu
diesen.
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Eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Einrichtung ist auf
der Zeichnung beispielsweise in Verbindung mit einein-dreigliedrigen Verdampfer
dargestellt.
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Die drei Glieder oder Einzelverdampfer A, B, C haben bei verschieden
langen Rohren ungefähr die gleichen Heizflächeng'roßen. In den Gliedern und B haben
die Heizrohre 6 m Länge, in dem Glied C 3 m Länge, so daß der Gesamtweg durch die
Heizrohre 15 m lang -ist.
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Auf die Heizkammer der eisen beiden Glieder A und B sind erhöhte
Hauben a und b aufgesetzt, in denen sich infolge der verlangsarhten Geschwindigkeit
die Abtrennung des Dampfes oder des dampfreichen Gemisches nach oben vollzieht.
Der untere verbleibende, flüssigkeitsreichere Teil fließt durch die über leitungsrohre
I und 2 nach den unteren Räumen der Glieder B und C. Der nach oben abgeschiedene
dampfreiche, also flüssigkeitsarme Teil wird durch die sich an den Deckel der Hauben
a und b anschließenden Rohren leitungen in die gemeinsame Leitung 5 und durch diese
nach dem Fltissigkeitsfänger D hinter dem letzten Glied C geleitet. Die Menge des
aus jeder Haube abgezogenen Dampfes wind durch die Ventile 3 und 4 geregelt.
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Der Heizdampf strömt unten in die Heizkammern ein, aus der er oben
austritt, um dann seinen Weg durch die Rohrleitungen 8 und g sowie durch die Heizkammern
B und C bis zu den EntlüftungsstutzenIo fortzusetzen, an denen sich die nicht verdichteten
Gase ansammeln und abgezogen werden.
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Die Arbeitsweise mit der neuen Einrichtung ist nun folgende: Die
zu verdampfende Flüssigkeit wird in den unteren Raum des Gliedes A eingezogen.
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Beim Aufstieg in den 6 m langen Heizrohren bildet sich so viel Dampf,
daß er den 300 bis 500fachen Raum von dem der Flüssigkeit einnimmt und das Gemisch
mit etwa Io m/s Geschwindigkeit aus den Rohren austritt.
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Wenn dieses Gemisch unmittelbar in den gleichartig gebauten Verdampfer
B überströmen würde, so würde es in dessen Heizrohre bereits mit einer Geschwindigkeit
von Io mls eintreten und beim Durchfluß so viel Dampf neu bilden, daß auf 1 Teil
verbleibende Flüssigkeit 800 bis 1200 Raumteile Dampf vorhanden sein und die Austrittsgeschwindigkeit
auf über 20 m ansteigen würde. Unter diesen Umständen würde aber die obere Hälfte
der Heizrohre nur ganz unvollständig mit Flüssigkeit benetzt werden, so daß die
Verdampfung tatsächlich viel geringer sein würde. Eine gute Benetzung der gesamten
Heizfläche ist nur zu erwarten, wenn unter den herrschenden Umständen das Raumverllältnis
zwischen Flüssigkeit und Dampf beim Austritt aus den Heizrohren nicht größer als
etwa I : 600 bis 8oo ist. Es muß daher das Raumverhältnis in dem aus dem Glied A
nach dem Glied B überströmenden Dampfflüssigkeitsgemisch entsprechend erniedrigt
werden, also so viel Dampf aus ihm entfernt werden, daß dieses Verhältnis von I
: 300 bis 500 auf etwa I : 200 bis 300 fällt.
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Dazu dient der als Haube a über dem Verdampfer A geschaffene erweiterte
Raum. In diesem vollzieht sich eine teilweise Entmischung des Dampfflüssigkeitsgemisches
in einen flüssigkeitsreicheren Teil, der das zulässige Raumverhältnis 1 : 200 bis
300 hat und durch die untere, seitlich angeschlossene weite Rohrleitung I zum Verdampfer
B strömt, und in einen sich oben ansammelnden, nur wenig oder keine Flüssigkeit
ent- -haltenden Dampfteil. Dieser wird in solchen Mengen durch das Ventil 3 und
die Leitung 5 nach dem Flüssigkeitsabscheider D ; \ geleitet, also aus dem Strom
durch die Verdampfer B und C ausgeschaltet, daß das Verhältnis I : 6ovo bis Soo
in dem durch die Verdampfer B und C fließenden Gemisch an keiner Stelle iiberschritten
wird.
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Wird durch die Dampfbildung in dem Glied B erneut der Flüssigkeitsgehalt
des Gemisches zu stark herabgesetzt, so wird in der Haube b die erforderliche Trennung
wie in der Haube a vorgenommen.
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Es ist natürlich nicht möglich, im Betriebe dauernd das Verhältnis
von Flüssigkeit zu Dampf in den Gemischen zu bestimmen. Dies ist auch nicht notwendig,
da für die Regelung des Dampfabzuges aus den Hauben a und b durch die Ventile 3
und 4 die Druckverhältnisse zwischen den einzelnen Gliedern und im Heizdampfraum
den nötigen Anhalt geben.
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Je größer das Verhältnis von Flüssigkeitsraum zum Dampfraum ist, desto
größer wird unter sonst gleichen Umständen die Geschwindigkeit des Gemisches, desto
höher auch der Druckunterschied zwischen den aufeinanderfolgenden Gliedern, und
bei eintretender schlechter Benetzung steigt auch der Druck des Heizdampfes in den
Kammern. Nach diesen Anzeigen der Druckmesser werden die Ventile 3 und 4 eingestellt.
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Hieraus geht auch die Wichtigkeit einer zweckmäßigen Heiidampfführung
durch die Heizkamsnern und einer guten Entlüftung hervor.