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Verfahren und Vorrichtung zum Schutze der Verdichter von Thermokompressions-Eindampfungsanlagen
D.a die einzudampfenden Lösungen von sehr verschiedenartiger, teilweise aggressiver
Beschaffenheit sind, wird dadurch die Anwendung der Thermokompression bei Eindampfungsanlagen
oft erschwert, ja in vielen Fällen geradezu verunmögLicht. Das hängt damit zusammen,
daß von den während des I(ochvorgan.ges sich entwickelnden Brüden immer geringe
Lösungsmengen, meistens in Form feinster Spritzer, also als Gischt, mit geführt
werden. Ist daher die einzudampfende Lösung beispielsweise basisch, so sind demgemäß
auch die Brüden meistens schwach basisch. Allerdings sind die in diesen enthaltenen
Mengen an aufgelösten Stoffen zumeist sehr klein, indem es sich um etwa IO bis Ion
mg Lösung je kg Dampf handelt.
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Bedenkt m.an aber, daß Spuren von in den Brüdendämpfen enthaltenen
Chemikalien, bezogen auf die Zeit und die geförderten Dampfmengen, leicht zu Kilogrammen
werden, so muß man sich nicht wundern, wenn die Lösungsspritzer in den Verdichtern
oft sehr unangenehme Auswirkungen ergeben. So kann unreiner Dampf die Räder verkrusten,
ferner die Stopfbüchsen sowie sonstigen Abdichtungen in der Wirkung stark beeinträchtigen
und überhaupt die ganze Maschine rasch unbrauchbar machen. Auch der Umstand, daß
die beim Verdichtungsvorgang entstehende Überhitzung Anlaß zur Anreicherung der
in den Lösungsspritzern enthaltenen Stoffe gibt, indem die Überhitzung das Lösemittel
ganz oder teilweise zum Verdampfen bringt, kann sich sehr nachteilig auswirken,
indem die derart konzentrierten Lösungsteilchen einen weit korrosiveren Charakter
als die kochende Lösung erhalten können. Bei vollständigem Trocknen der Dämpfe bilden
sich auch leicht Ansätze in den Strömungswegen von Gehäusen und Läufern; die den
guten und wirtschaftlichen Gang der Verdi(;hter beeinträchtigen. Weitere Übelstände
können -sich er-,geben, wenn infolge zu starker Überhitzungsgrade Spaltungen der
in den Spritzern gelösten Stoffe auftreten.-Im Zusammenhange mit diesen Erscheinungen
ist zu beachten, daß die Verdichter
größtenteils raschlaufende Kreiselmaschineu
sind, deren Läufer hoch beansprucht sind, Auch steigert sich der chemische Angriff
ganz wesentlich.bei hohen Geschwindigkeiten und ferner sind Ansätze bei raschlaufenden
Maschinen sehr unangenehm, ja unhaltbar bei durchlaufenden Betrieben. Die Verhältnisse
liegen hier somit ungleich schwieriger als bei Dampfturbinen, indem für die -Erzeugung
der Brüden, d. h. des Dampfes, nicht möglichst reine Flüssigkeit zur Verfügung steht,
sondern, völlig im Gegensatz dazu und entsprechend dem verfolgten Zweck, hochkonzentrierte
Lösungen der verschiedensten Art einzudampfen sin'd. Man hat sich sehr oft mit Konzentrationen
von Stoffen abzufinden, die hundert- und selbst vieltausendmal größer sind als sie
im Inhalte von Dampfkesseln vorkommen.
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Die schon vorgeschlagene Waschung der Brüden genügt, wie die Erfahrungen
zeigen, gerade bei den in Frage kommenden schwierigen Fällen keineswegs, um die
erwähnten Übelstände zu beheben, da ein wirklich vollständiges Herauswaschen aller
Lösungsspritzer praktisch unmöglich ist. Wohl lassen sich durch Waschung der Brüden
für den Verdichter bessere 'Verhältnisse schaffen, indem dann im besonderen die
Ansätze abnehmen und damit auch etwaige Anstände an den Stopfbüchsen und den anderweitigen
Abdichtungen. Die noch in den Verdichter gelangenden Spritzer stellen aber, so man
wiederum die Fördermengen an Brüden und die Zeit beachtet, immer noch weitaus genügende
Mengen Lösung dar, um unter dem Einfluß der Überhitzung zu schwersten Schäden in
dem Verdichter Anlaß geben zu können.
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Auch das schon vorgeschlagene Einführen eines ti1gerschusses an Alkali,
um die in den Brüden enthaltenen sauren Gase und Dämpfe zu neutralisieren, genügt
keineswegs, um die erwähnten überstände zu beheben. Durch das Einspritzen alkalischer
Lösungen in die Brüden wird geradezu die Gefahr, daß Lösungsspritzer, welche ,die
Maschinenteile gefährden, von den Brüden weiterbefördert werden, ganz wesentlich
erhöht. Ähnliche Wirkungen treten auf, wenn alkalische Lösungen in den Verdichter
selbst eingespritzt werden.
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Zweck der Erfindung ist nun, ein auf eine jahrelange Entwicklung
sich stützendes Verfahren zu schaffen, bei dessen Anwendung allen erwähnten Erscheinungen
bestens Rechnung getragen wird, so daß es die Verdichter von Thermokompressions-Eindampfungsanlagen
gegen den Angriff unreiner Brüden wirksam zu schützen gestattet. Im weiteren bezweckt
die Erfindung eine Anlage zur Ausführung dieses Verfahrens zu schaffen. Letzteres
besteht gemäß vorliegender Erfindung darin, daß zur Waschung der Brüden vor Eintritt
in die Verdichter heißes Brüdenkondensat in solcher Menge verwendet wird, daß die
Hauptmenge der chem-isch-aggressiven Bestandteile entfernt wird und daß in die Verdichter
Kondensat an so viel Stellen und in solcher Menge eingespritzt wird, daß eine schädliche
Überhitzung der verdichteten Brüden und damit eine schädliche Konzentration der
Brüdenspritzer vermieden wird. Das neue Verfahren bezweckt somit eine zweckmäßigc
Behandlung der Brüden vor und während des Verdichtungsvorganges. Bei der Vorrichtung
zur Ausführung dieses Verfahrens wird gemäß vorhegender Erfindung mindestens einem
Waschturm Kondensat, das als Waschflüssigkeit durch eine Pumpe ständig im Kieislauf
umgepumpt wird, durch eine Verbindungsleitung aus den Heizkörpern zugeleitet; ferner
wird ein Teil des Kondensates mittels einer von derVerbindungsleitung abgezweigten
Leitung in den Verdichter eingespritzt. Das neue Verfahren bezweckt somit eine zweckmäßige
Behandlung der Brüden vor und während des Verdichtungsvorganges.
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Die Einspritzung von heißem Kondensat der Brüden in die Verdichter
zwecks Herabsetzung oder Vermeidung der Überhitzung während des ganzen Verdiclltungsvorganges
ermöglicht, die Verdichter vor dem schädlichen Einfluß konzentrierter oder aufgespaltener
Lösungsteilchen wirksam zu schützen, indem deren Entstehung überhaupt verhindert
wird. Eine Einspritzung von Kondensat in die Verdichter ohne vorherige Waschung
der Brüden würde jedoch so wenig wie die bloße Waschung der Brüden einen genügenden
Schutz der Maschinen gewähren. Im besonderen würden sich, sofern lediglich eingespritzt
wird, Schwierigkeiten bei den Dichtungen, z. B. an den Stopfbüchsen, und auch Ansätze
sowie Korrosionen ergeben. Erst die vorliegender Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis,
daß beide Maßnahmen, d. h. das Waschen und Einspritzen, miteinander kombiniert angewendet
werden müssen, ermöglicht auch in schwierigen Fällen einen störungsfreien Gang von
Eindampfungsanlagen mit Thermokompression zu erreichen und zu verhindern, daß die
Verdichter selbst nach jahrelanger Betriebsdauer unbrauchbar werden.
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-Das neue Verfahren ermöglicht allerschwerste Anstände und Zerstörungen,
die sich sonst in wenigen Tagen selbst bei Verwendung von Sonderbaustoffen und bei
Sonderausführungen einstellen würden, restlos zu vermeiden.
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Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Anlage
zur Ausführung des neuen Verfahrens in vereinfachter
Darstellungsweise
veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. I eine Thermokompressions-Eindampfungsanlage
mit Verdichter und zwei Verdampfern.
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Fig. 2 und 3 zeigen in ebenfalls vereinfachter Darstellungsweise
verschiedene Ausbildungen der Waschvorrichtung.
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In Fig. I bezeichnet I einen Kreiselverdichter, der durch Leitungen
2 und 3 auf Verdampfer 4 der Thermokompressionsanlage geschaltet ist, In die SaugLeitung
2 ist ein Waschturm 5 eingebaut, in welchen die in den Verdampfern 4 aus der kochenden
Lösung sich entwickelnden Brüden gelangen, wo sie intensiv gewaschen werden. Dieser
Waschturm 5 ist als Kolonne mit zentralem Spritzrohr 6 ausgebildet und besitzt einen
Flüssigkeitsabscheider 7. Die Waschflüssigkeit wird von einer Pumpe 8 -durch eine
Leitung in den Waschturm 5 gefördert und ständig im Kreislauf umgepumpt sowie ständig
durch Zufluß von heißem Kondensat aus den Heizkörpern Io der Verdampfer 4 über eine
Verbindungsleitung II erneuert. Der Überschuß an Waschflüssigkeit fließt durch einen
Überlauf 12 weg. Der als Kolonne ausgebildete Waschturm dient zugleich als Sicherheitsvorrichtung
beim Überschäumen oder Überkochen der Verdampfer 4. Die im Flüssigkeitsabscheider
7 der Waschvorrichtung getrockneten Brüden werden vom Verdichter 1 angesaugt und
verdichtet. Durch regelbare Einspritzorgane I3, die als Düsen ausgebildet sind,
wird in verschiedene Stufen dieses Verdichters I heißes Kondensat der Brüden eingespritzt
und derart die Überhitzung während des ganzen Verdichtungsvorganges in gewünschten
Grenzen gehalten. Die Einspritzflüssiglçeit wird ebenfalls den Heizkörpern Io der
Verdampfer 4, und zwar mittels der Leitungen II und I4, entnommen. Mit 15 sind Kontrollvorrichtungen
für die Messungen der Leitfähigkeit von Wasch- und Einspritzflüssigkeit bezeichnet.
16 sind Zufuhrleitungen für chemische Reagenzien, die den Wasch-und Einspritzflüssigkeiten
erforderlichenfalls beigemischt werden können und dem Charakter der Lösung angepaßt
sind.
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Anstatt nur eine Waschvorrichtung vorzusehen, können auch zwei oder
- mehrere solcher Vorrichtungen hintereinander oder in Reihe geschaltet werden.
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In Fig. 2 ist eine Wlaschuorrichtunggezeigt, welche einen Behälter
I7 aufweist, durch den die Brüden strömen und in den eine als Spritz- oder Zerstäuberdüse
18 ausgebildete Brause eingebaut ist. Der Behälter I7 ist mit einem Flüssigkeitsabscheider
19 bzw. einem Dampftrockner versehen.
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In Fig. 3 ist eineWaschvorrichtung gezeigt, die als Kolonne mit Kaskadenwaschung
ausgebildet ist. DieWaschflüssigkeit strömt über Kaskaden 20, durch die der Dampf
im Gegenstrom hindurchzugehen hat.
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Alle beschriebenen Waschvorrichtungen - haben den Vorteil, daß sie
den durchströmenden Brüden nur geringen Widerstand bieten. Diese Eigenschaft ist
sehr wichtig, da die Druckunterschiede durch den Verdichter erzeugt werden müssen,
und zwar unter Aufwendung von Energie.
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Die Benutzung des in den Heizkörpern der Verdampfer sich bildenden
Kondensates der Brüden als Wasch- und Einspritzflüssigkeit bedingt den Vorteil,
daß dieses Kondensat einerseits so heiß wie die Brüden ist, so daß beim Waschen
und Einspritzen keine Wärmeverluste auftreten, und andererseits, daß es große Reinheit
besitzt. Der Waschvorgang erfolgt bezüglich Brüden und Kondensat im Gegenstrom.
Die zunehmende Wirkung der Waschung der Brüden ermöglicht die Bildung immer reineren
Kondensates, wobei dieses, wenn als Waschflüssigkeit benutzt, den Wascheffekt noch
weiter erhöht.
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Ferner können in Verbindung mit den Verteilorganen für die Einspritzung
von Flüssigkeit in die Verdichter Mittel vorgesehen sein, welche selbsttätig in
Abhängigkeit von der Temperatur der Brüden am Austritt der Verdichter Neingestellt
werden, so daß die eingespritzte Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der erwähnten
Temperatur gebracht werden kann. Im weiteren können an den Verdichteren noch Einrichtungen
angebracht sein, welche einen Überschuß an eingespritzter Flüssigkeitsmenge selbsttätig
ablassen.