DE625639C

DE625639C - Method and device for separating salts from superheated steam

Info

Publication number: DE625639C
Application number: DES111884D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-11-29
Filing date: 1933-11-29
Publication date: 1936-02-13

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ausscheiden, von Salzen aus überhitztem Dampf Beim Betrieb von neuzeitlichen trommellosen Zwangsstromdampferzeugern hät man die Beobachtung gemacht, daß der den Kessel verlassende überhitzte Dampf Salze, je nach der Beschaffenheit des verwendeten Speisewassers, in größeren oder kleineren Mengen mit sich führt, und da,ß diese Salze erhebliche Störungen im Turbinenbetrieb durch Versalzen der Turbinenbeschaufelung hervorrufen können. Man hat sich deshalb häufig mit der Frage der Reinigung des erzeugten Frischdampfes beschäftigt.Method and device for separating salts from superheated Steam When operating modern drumless forced current steam generators it was observed that the superheated steam leaving the boiler salts, depending on the nature of the feed water used, in larger or smaller Quantities with it, and there, these salts ß considerable disturbances in turbine operation can cause by salinization of the turbine blades. One has therefore often concerned with the question of cleaning the live steam generated.

Beobachtungen an Naturerscheinungen, z. B. des Londoner Nebels, ließen einen Vorschlag entstehen, der darauf hinausläuft, daß der den Kessel verlassende Dampf in einer' Düse so weit entspannt wird, daß er aus dem überhitzten Zustand in den feuchten Zustand übergeht, also teilweise kondensiert, wobei die im Dampf enthaltenen Verunreinigungen gewissermaßen die Kondensationskeime bilden. Die Salzteilchen mit ihrer kleinen Masse werden durch den Kondensationsvorgang stark beschwert, also in ihrer Masse vergrößert, und können dann nach bekannten Verfahren durch Anwendung von Verzögerungskräften ausgeschieden werden. Dieses Verfahren ist naturgemäß mit einem Betriebsmittelverlust verbunden, denn die Dämpfmenge, die niedergeschlagen wird, geht dem Betrieb verloren.Observations of natural phenomena, e.g. B. the London fog a suggestion arise, which boils down to the fact that the one leaving the boiler Steam in a 'nozzle is so far relaxed that it comes from the superheated state passes into the moist state, ie partially condensed, with the in the steam Containing impurities form the condensation nuclei, so to speak. The salt particles with their small mass are heavily weighted by the condensation process, so increased in mass, and can then be applied by known methods be eliminated by delay forces. This procedure is naturally with associated with a loss of operating resources, because the amount of steam that is deposited will be lost to operation.

Gemäß der Erfindung wird zum Entfernen der im überhitzten Dampf enthaltenen Verunreinigungen ein grundsätzlich ariderer Weg eingeschlagen, der gestatten soll, die Salze in fester Form, also ohne jeden Betriebsmittelverlust, aus dem Dampf auszuscheiden. Die gewünschte Reinigungswirkung soll gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der überhitzte Dampf, bevor er der Verwendungsstelle, z. B. einer Dampfturbine, zugeführt wird, teilweise entspannt wird. Die Änderung der Frischdampftemperatur und die Entspannung dürfen hierbei nur in solchen Grenzen erfolgen, daß der Dampf sich auch nach der Entspannung in überhitztem Zustand befindet. Zur Entspannung des Dampfes genügt eine Drosselstelle, in verbesserter Form eine Düse mit nachgeschaltetem Diffusor zur Rück-Wandlung der Geschwindigkeit in Druck. Die Abscheidevorrichtung, die sich an die Drossel-' stelle oder an die Düse unmittelbar anschließt, kann aus einem Rohr bestehen. Es können jedoch auch andere Oberflächen, z. B. Raschigringe usw., als Abscheideflächen vorgesehen werden.According to the invention is to remove the contained in the superheated steam A fundamentally different path, which should allow the salts are separated from the steam in solid form, i.e. without any loss of operating resources. According to the invention, the desired cleaning effect is to be achieved by that the superheated steam before it reaches the point of use, e.g. B. a steam turbine, is supplied, is partially relaxed. The change in the live steam temperature and the relaxation may only take place within such limits that the steam remains overheated even after relaxation. For relaxation of the steam a throttle point is sufficient, in an improved form a nozzle with a downstream Diffuser for converting the speed back into pressure. The separator, which is directly connected to the throttle 'point or to the nozzle, can from consist of a pipe. However, other surfaces, e.g. B. Raschig rings etc., are provided as separation surfaces.

Daß durch die Entspannung des Dampfes innerhalb des überhitzungsgebietes die Verunreinigungen tatsächlich ausgeschieden werden, haben Versuche bestätigt. Man fand, daß unmittelbar hinter einer Drosselstelle sehr starke Salzausscheidungen auftraten,- ja es wurde sogar beobachtet, daß in der engsten Stelle einer Düse, also dort, wo die .größte Geschwindigkeit herrscht, Salzablagerungen auftraten, die so stark werden konnten, daß die Düse sich in der engsten Stelle vollkommen verstopfte. Die- Versuche ergaben, daß die Salzabscheidungeil.-'sö==vollständig sind, daß das Kondensat des -überhitzten Dampfes nach Durchlaufen - der @ Abscheidevorrichtung nur mehr unbedeutende Spuren von. Verunreinignngen aufweist.That through the relaxation of the steam within the overheating area Tests have confirmed that the impurities are actually eliminated. It was found that very strong salt excretion immediately behind a throttle point occurred - yes it was even observed that in the narrowest part of a nozzle, So there, where the greatest speed prevails, salt deposits occurred, which could become so strong that the nozzle is completely in the narrowest point constipated. The experiments showed that the salt separation part .- 'sö == are complete, that the Condensate of the superheated steam after passing through the @ separator only insignificant traces of. Has impurities.

Die Ursache dieser eigenartigen Erscheinungen ist noch nicht vollkommen geklärt. Immerhin gibt @es eine Deutungsmöglichkeit, die große Wahrscheinlichkeit für Richtigkeit hat.The cause of these strange phenomena is not yet complete clarified. After all, there is a possibility of interpretation, the great probability for correctness.

Wenn salzhaltiges Wasser verdampft und der Dampf überhitzt wird, so wird das im Dampf enthaltene Salz wahrscheinlich nicht wasserfrei sein, sondern eine gewisse Flüssigkeitsmenge in sich festhalten, je nach Dampfdruck, Dampftemperatur und Salzart. Wenn jetzt ein. solches Salzteilchen durch Entspannung des verunreinigten Dampfes plötzlich in ein Gebiet verringerten Druckes gelangt, so steigt die Dampfspannung innerhalb des Salzteilchens so stark an, daß das Salzteilchen gewissermaßen, explodiert. Das Teilchen wird in eine Vielzahl kleinster Teilchen aufgelöst. Es ist. bereits bei anderen Erscheinungen nachgewiesen worden, daß mit einer solchen Explosion eines Teilchens sehr erhebliche elektrostatische Ladungen der Salzteilchen verbunden sind. hTach bekannten Gesetzen. der Elektrotechnik übt ein solches geladenes Teilchen eine Kraft auf einen Teil entgegengesetzter Ladung aus, der in diesem Falle durch das sich an die Drosselstelle anschließende Rohrstück dargestellt wird. Es wird also durch die Ladung der Teilkraft, die durch die Strömung auf das Salzteilchen ausgeübt wird, :eine ebenfalls sehr starke radiale Teilkraft überlagert, so daß als Mittelkraft eine in Richtung auf die Rohrwand wirkende Kraft entsteht. So ist es zu erklären, daß selbst in dem Querschnitt größter Geschwindigkeit, wo mär< annehmen müßte, daß hier überhaupt keine Ablagerung stattfinden könnte, doch sehr starke Ablagerungen auftreten.If salty water evaporates and the steam becomes superheated, so the salt contained in the steam will probably not be anhydrous, but Hold on to a certain amount of liquid, depending on the vapor pressure and temperature and type of salt. If now one. such salt particle by relaxation of the contaminated If the steam suddenly reaches an area of reduced pressure, the steam tension increases inside the salt particle so strongly that the salt particle, as it were, explodes. The particle is broken down into a multitude of very small particles. It is. already in other phenomena it has been shown that with such an explosion one Particle very significant electrostatic charges are connected to the salt particles. h According to known laws. electrical engineering exercises such a charged particle a force exerted on a part of opposite charge, which in this case passes through the pipe section adjoining the throttle point is shown. It will thus by the charge of the partial force that is exerted by the flow on the salt particle is exerted: a very strong radial partial force is superimposed, so that a force acting in the direction of the pipe wall arises as a mean force. So is to explain that even in the cross-section of greatest speed, where mär < would have to assume that no deposit could take place here at all, but very much strong deposits occur.

Ob diese Erläuterungen sich bei eingehenderen Versuchen -als richtig enveisen werden oder ob die Ursache der Erscheinungen in anderen Gründen gefunden wird, ist letzten Endes unerheblich, denn es würde hierdurch an der Tatsache nichts geändert werden, daß eine plötzliche Drosselung des Dampfes innerhalb des Überhitzungsgebietes zu einer starken Salzabscheidung führt, die übrigens nicht nur an Drosselstellen üblicher Bauart festgestellt werden konnte, sondern z. B. auch an undichten Flanschen, die sich dort, wo Dampf ausblies, sehr schnell und sehr stark mit Salzen bedeckten. Whether these explanations are found to be correct in more detailed experiments or whether the cause of the phenomena is found in other reasons is ultimately irrelevant, because this would not change the fact that a sudden throttling of the steam within the superheating area would result leads to a strong salt deposition, which incidentally could not only be determined at throttle points of the usual design, but z. B. also on leaky flanges, which very quickly and very heavily covered with salts where the steam blew out.

Die Erfindung eröffnet neue Möglichkeiten für- den Bau von Dampferzeugern, die mit chemisch aufbereitetem Zusatzwasser betrieben werden. Das chemisch aufbereitete Zusatzwasser ist niemals frei von Beimengungen. Wenn man es, wie es bisher üblich ist, mit dem übrigen Speisewasser mischt, so gehen die Verunreinigungen, soweit sie -nicht im Kessel zurückbleiben, wenn auch in weniger angereicherter Form, in den Dampf über. Unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird man bei solchen Dampferzeugern das 'Zusatzwasser nicht mehr mit dem übrigen Speisewasser mischen, sondern man wird es in einem besonderen Rohrsystem des Kessels verdampfen und hinter dieses Rohrsystem eine der oben beschriebenen Vorrichtungen zur Reinigung des Dampfes einschalten, ehe dieser aus dem Zusatzwasser erzeugte Dampf mit dem übrigen Dampf gemischt wird.The invention opens up new possibilities for the construction of steam generators, which are operated with chemically treated make-up water. The chemically processed Make-up water is never free from admixtures. If you do it, as has been the case so far is mixed with the rest of the feed water, the impurities go so far they do not remain in the kettle, albeit in a less enriched form, in the steam over. Using the method according to the invention one becomes at such steam generators the 'make-up water no longer with the rest of the feed water mix, but it will be evaporated in a special pipe system of the boiler and behind this pipe system one of the cleaning devices described above of the steam before this steam generated from the make-up water with the remaining steam is mixed.

Da sich die Salze bei, diesem Verfahren in Form eines festen Niederschlages auf den Rohrwandungen bilden, so wird man im allgemeinen zwei solche Vorrichtungen nebeneinanderschalten müssen, die zur abwechselnden Reinigung miteinander vertauscht werden. Soweit es sich um lösliche oder nicht sehr festsitzende Bestandteile handelt, was meist der Fall sein wird, genügt ein Reinigen durch Ausspülen; anderenfalls muß man eine der bekannten Vorrichtungen zur mechanischen Rohrreinigung verwenden. Es bereitet auch keine Schlvierigkeiten, die Salze fortlaufend durch. Schabevorrichtungen oder andere mechanische Einrichtungen, z. B. Abklopfvorrichtungen, dauernd von der Niederschlagfläche zu beseitigen. Dadurch kann auch auf die Nebeneinanderschaltung einer zweiten Reinigungsvorrichtung verzichtet werden.Since the salts are in this process in the form of a solid precipitate form on the pipe walls, there will generally be two such devices must be switched next to each other, which are interchanged for alternating cleaning will. As far as soluble or not very firmly attached components are concerned, which will usually be the case, cleaning by rinsing is sufficient; otherwise one must use one of the known devices for mechanical pipe cleaning. It also does not cause any difficulties, the salts continuously through. Scraping devices or other mechanical devices, e.g. B. knockers, continuously from the To eliminate precipitation area. This can also be done on the side-by-side connection a second cleaning device can be dispensed with.

Wie weit es möglich sein. wird, an Stelle von Rohren größere Behälter als Niederschla.gsl.ächen zu verwenden, mnß durch Versuche festgestellt werden. Ebenso ist noch zu untersuchen, wie weit die Temperatur des Dampfes auf den Ablauf des Verfahrens von Einfluß ist.How far can it be possible. becomes larger containers instead of pipes to be used as precipitation surfaces must be determined by experiments. It is also still to be investigated how far the temperature of the steam affects the drain of the procedure is of influence.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for separating the impurities from superheated steam in solid form, characterized in that the superheated Steam subjected to a throttling process running within the superheating area and the resulting salts are collected on separation surfaces.

2. Device for performing the method according to claim i, characterized in that that the required throttle device or nozzle is dimensioned so that only the State variables of the steam, but not the state itself, can be influenced. 3. -Operating according to the method according to claim i or with a device Claim z equipped steam generator with chemically treated make-up water is operated, characterized in that the make-up water in a special The pipe system evaporates and the steam generated in this way before it is mixed with the rest Steam is subjected to the process of claim i. ¢. Device for implementation of the method according to claim r, characterized in that the salts are continuous by a scraping device or in some other mechanical way from the separation surfaces removed.