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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verdampfersystem zum Trennen eines Wassergehalts in
einem emulgierten Schwerölbrennstoff
mittels Erhitzen.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Da Schweröl von einer hochkonsistenten Natur
ist, wird dem Schweröl,
um seine Handhabung beim Transport und der Lagerung einfacher zu
gestalten, vorab eine geeignete Menge an Wasser und oberflächenaktivem
Wirkstoff hinzugefügt,
um so einen sogenannten emulgierten Schwerölbrennstoff zu bilden. Wenn
dieser emulgierte Schwerölbrennstoff in
einem Verbrennungsofen eines Heizkessels etc. zu verbrennen ist,
ist es erwünscht,
den Wassergehalt aus dem emulgierten Schwerölbrennstoff wegen dem Wirkungsgrad
der Verbrennung zu entfernen.
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Die
EP
0760451 offenbart ein vorbekanntes Verdampfersystem mit
einem Brennstoff-Vorwärmer, einem
Verdampfer und einem Wasserabscheider.
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Ein vorbekanntes Verdampfersystem
zum Trennen bzw. Abscheiden des Wassergehalts in dem emulgierten
Schwerölbrennstoff
ist in 7 dargestellt,
und hierzu wird eine Beschreibung gegeben. In 7 bezeichnet die Bezugsziffer 11 einen
Behälter, in
dem ein emulgierter Brennstoff 11a gelagert ist. Die Bezugsziffer 12 bezeichnet
eine Pumpe, die Bezugsziffer 13 bezeichnet einen Vorwärmer, die
Bezugsziffer 14 bezeichnet einen Verdampfer, die Bezugsziffer 15 bezeichnet
einen Abscheider bzw. eine Separator, die Bezugsziffer 16 bezeichnet
eine Heizdampf-Zuführeinrichtung
und die Bezugsziffer 17 bezeichnet eine Pumpe.
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In dem Verdampfersystem der 7 mit einer solchen Ausrüstung und
Maschinerie wird der wasserenthaltende emulgierte Brennstoff 11a in
dem Behälter 11 einem
Vorwärmer 13 über die
Pumpe 12 und eine Rohrleitung 11b zugeführt. Ein
Wärmetauscherrohr 13a ist
im Vorwärmer 13 zum
Strömenlassen
von Heizwasser oder Dampf nach der Abscheidung als Vorwärmquellenmedium
vorgesehen, das später
beschrieben wird, und der emulgierte Brennstoff 11a wird
in der Umgebung des Wärmetauscherrohrs 13a eingeführt.
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Es ist anzumerken, dass das Vorwärmquellenmedium
und der emulgierte Brennstoff 11a entweder innerhalb oder
außerhalb
des Wärmetauscherrohrs 13a strömengelassen
werden können.
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Der emulgierte Brennstoff 11a außerhalb
des Wärmetauscherrohrs 13a wird
auf eine bestimmte Temperatur durch einen Wärmeaustausch mit dem Vorwärmquellenmedium
vorgewärmt
und über
eine Rohrleitung 13b dem Verdampfer 14 zugeführt. In dem
Verdampfer 14 sind mehrere Generierungsrohre 14a, 14b, 14c zum
Strömenlassen
des vorgewärmten
emulgierten Brennstoffs 11a vorgesehen.
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Andererseits wird der emulgierte
Brennstoff 11a durch ein Wärmequellenmedium, das die Generierungsrohre 14a, 14b, 14c umgibt,
erwärmt,
wobei das Wärmequellenmedium
beispielsweise ein Heizdampf ist, der von der Heizdampf-Zuführausrüstung 16 über eine
Rohrleitung 16a zugeführt
wird, und wobei das Heizquellenmedium, dessen Temperatur gesenkt
worden ist, über
eine Rohrleitung 16b ausgetragen wird. Somit wird der emulgierte
Brennstoff 11a in den Generierungsrohren 14a, 14b, 14c zum
Kochen gebracht, um verdampft zu werden, und wird dann der Brenneinrichtung
bzw. dem Abscheider 15 über
eine Rohrleitung 14b zugeführt.
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Der emulgierte Brennstoff 11a,
der dem Abscheider 15 zugeführt wird, wird in einen Wassergehalt
unter Dampf und in Schwerölbrennstoff
aufgeteilt. Der von dem emulgierten Brennstoff 11a am Abscheider 15 abgeschiedene
Wassergehalt wird dem Vorwärmer 13 über eine
Rohrleitung 15a in einem Zustand von Heizwasser oder Dampf
zugeführt,
das als Vorwärmquelle
zu verwenden ist, und das in dem Wärmetauscherrohr 13a des
Vorwärmers 13 strömt, wobei
es, nachdem seine Temperatur gesenkt worden ist, aus dem System über eine
Rohrleitung 15b ausgetragen wird.
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Es ist anzumerken, dass ein überschüssiges Wasser,
das nach dem Abnehmen des abgeschiedenen Wassers für die Vorwärmquelle
verbleibt, aus dem System über
ein Ventil 15c und eine Rohrleitung 15b abgezogen
wird, um für
einen Zerstäubungsdampf
etc. verwendet zu werden. Ferner wird der Schwerölbrennstoff, dessen Wassergehalt
am Abscheider 15 abgeschieden wurde, aus dem System über eine
Rohrleitung 15e und eine Pumpe 17 ausgetragen,
um in einem Verbrennungssystem (beispielsweise einem Heizkessel)
mit Hauptvorrichtungen wie einem Behälter, einem Brenner etc., die
in der Fig. nicht gezeigt sind, verbrannt zu werden.
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Um von der Wärmeeingabemenge des in den
Verdampfer 14 eingespeisten Wärmequellenmediums wirksamen
Gebrauch zu machen, wird ein Rückgewinnungstyp
verwendet, bei dem der Wassergehalt, der aus dem emulgierten Brennstoff
am Abscheider 15 abgeschieden wurde, in den Vorwärmer 13 als
Vorwärmquellenmedium
eingeleitet wird, so dass von dieser Wärmequelle wiederholt Gebrauch
gemacht wird, wobei eine konstruktive Gestaltung, die aus dem Vorwärmer 13,
dem Verdampfer 14 etc. besteht, und der einen Heizbereich
aufweist, der so kompakt wie möglich
ist, angewandt wird.
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Bei dem vorbekannten Verdampfersystem nach
obiger Beschreibung ist es wesentlich, dieses so zu betreiben, dass
eine hocheffiziente Wasserabscheidung erzielt wird, die einen maximalen
thermischen Wirkungsgrad, eine optimal kompakt dimensionierte Gestaltung
der Ausrüstung
und der Maschinerie und einen immer konstanten vorbestimmten Wert
eines Wassergehalts in dem emulgierten Schwerölbrennstoff, der nach der Abscheidung
erhalten wird, erbringt.
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Bei dem verwendeten Verbrennungssystem (Heizkessel
etc.) zum Verbrennen des abgeschiedenen Schwerölbrennstoffs ist jedoch der
Nutzungsgrad bzw. die Nutzungsmenge des darin verwendeten Schwerölbrennstoffs
nicht immer konstant, sondern variiert unweigerlich entsprechend
einer Laständerung
in dem Heizkessel etc. Wenn beispielsweise die Strömungsrate
des emulgierten Brennstoffs von einer bestimmten Strömungsrate
ab erhöht
wird, erhöht
sich wegen einer geschlossenen Schleife des Systems die Menge des
Vorwärmquellenmediums von
der Rohrleitung 15a nicht schnell, was in einem Absinken
der Ausgangstemperatur des Vorwärmers und
einer Veränderung
der Betriebsbedingungen resultiert.
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Wenn sich somit die Menge an emulgiertem Brennstoff
(nachstehend als "Last" bezeichnet), die dem
Vorwärmer 13 von
dem Behälter 11 zugeführt wird, ändert, da
das System einen Wärmerückgewinnungstyp
anwendet, kommt es zu einer Verzögerung beim
Transport und der Aufnahme der Wärme,
und die Temperatur in jedem Abschnitt ändert sich, was darin resultiert,
dass der nach der Abscheidung erhaltene Wassergehalt in dem emulgierten
Brennstoff nicht konstant wird, und als Gegenmaßnahme hierfür wird der
Gestaltung eines Heizbereichs in dem Wärmetauscherabschnitt jeder
Komponente der Ausrüstung
und der Maschinerie unweigerlich eine erhebliche Toleranz gegeben.
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Andererseits ist eine geringe Menge
an Leichtölgehalt
in den am Abscheider 15 abgeschiedenen Wassergehalt gemischt,
und das Vorwärmquellenmedium,
in das dieser Leichtölgehalt
gemischt wird, wird zum Wärmeaustausch
am Vorwärmer 13 eingesetzt.
Wenn dieses Vorwärmquellenmedium
in einem Zustand von Dampf (Gas) aus dem Vorwärmer 13 ausgetragen
wird, wird der darin vermischte Leichtölgehalt in einem Dampfzustand
bald zusammen mit dem Wassergehalt kondensiert, so dass der Ölgehalt
im Wasser in Suspension vorhanden ist. Der einmal in Wasser und
Suspension vorhandene Ölgehalt
kann kaum abgeschieden oder durch eine allgemeine Ölgehalt-Behandlungsausrüstung entfernt
werden, ein Abführen
desselben in Flüsse
und dergleichen wird unzulässig
und es kommt zu einem Hindernis bei dem Betrieb des Verdampfersystems.
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Wenn es ferner zu einer Druckminderungswirkung
in dem Abscheider 15 kommt, verdampft der Wassergehalt
in dem emulgierten Brennstoff, der auf eine hohe Temperatur am Verdampfer 14 erwärmt wird,
schnell und ist kaum aus dem umgebenden hochkonsistenten Schwerölbrennstoff
herauszubringen, was in einem Zustand von Blasen resultiert, in denen
der emulgierte Brennstoff das Dampfgas umgibt. Infolgedessen erhöht sich
das Volumen des Brennstoffs schnell, um den Abscheider bzw. die Trenneinrichtung 15 zu
füllen
oder um einen Überlauf in
den Rohrleitungen zur Abscheidung zu erhalten und was zum Abziehen
des Wassergehalts führt,
wobei eine Abscheideleistung des Wassergehalts sich schnell verschlechtert
und eine große
Menge des Ölgehalts
aus dem System ausgetragen wird.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Angesichts der oben erwähnten Probleme bei
einem vorbekannten Verdampfersystem für emulgierten Schwerölbrennstoff
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verdampfersystem
für emulgierten
Schwerölbrennstoff
bereitzustellen, mit einer Trenneinrichtung bzw. einem Abscheider,
in den der am Verdampfer erwärmte
emulgierte Schwerölbrennstoff
zum Abscheiden seines Wassergehalts eingeleitet wird, wobei der
Abscheider verhindern kann, dass der Wassergehalt in dem emulgierten
Schwerölbrennstoff
darin schnell verdampft und aus dem System ausgetragen wird.
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Um die Aufgabe zu erfüllen, zu
verhindern, dass der Wassergehalt in dem emulgierten Schwerölbrennstoff
darin schnell verdampft und aus dem System ausgetragen wird, stellt
die vorliegende Erfindung ein Verdampfersystem für emulgierten Schwerölbrennstoff
bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Separator bzw.
Abscheider, in den der emulgierte Schwerölbrennstoff nach der Erwärmung eingeleitet
wird, mit mehreren Öffnungsabschnitten
in einer Aufwärts-
und Abwärtsrichtung
in seiner Seitenwand versehen ist, und ein Sender zum Übertragen
einer Schallwelle sowie ein Empfänger zum
Empfangen der Schallwelle in den Öffnungsabschnitten vorgesehen
sind.
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Durch Anwenden eines solchen, derart
aufgebauten Abscheiders können
Blasenbildungserscheinungen in dem Separator bzw. Abscheider kontinuierlich
im voraus entdeckt werden, so dass eine Austragung des Schwerölbrennstoffs
aus dem System infolge eines Überlaufens
verhindert werden kann. Ferner ist durch eine Ausbreitungsenergie
der Schallwelle ein Entschäumungseffekt
zu erwarten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 eine
Diagrammansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines Verdampfersystems,
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2 eine
graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einem Temperaturunterschied
in Verdampfereinlass- und -auslasstemperaturen und einem Wassergehalt
in einem emulgierten Schwerölbrennstoff
nach der Abscheidung seines Wassergehalts,
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3 eine
Diagrammansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines weiteren Verdampfersystems,
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4 eine
Diagrammansicht zur Darstellung des Aufbaus eines Verdampfersystems,
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5 eine
erläuternde
Ansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines Separators bzw. eines
Abscheiders, der für
ein Verdampfersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung zu verwenden ist,
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6 eine
Schnittansicht längs
einer Linie A-A von 5,
und
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7 eine
Diagrammansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines vorbekannten
Verdampfersystems.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachstehend wird eine konkrete Beschreibung
eines Verdampfersystems für
emulgierten Schwerölbrennstoff
gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie eines Betriebsverfahrens desselben auf der Basis
der in 5 bis 6 gezeigten Ausführungsformen
vorgenommen. Es ist anzumerken, dass in den nachstehenden Ausführungsformen
ein Teil mit gleichem Aufbau wie der in 7 gezeigte mit den gleichen Bezugsziffern
zur Vereinfachung der Erläuterung
versehen ist.
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Zunächst wird
ein Betriebsverfahren eines
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Verdampfersystems mit Bezug auf 1 beschrieben. In 1 bezeichnen die Bezugsziffer 21a, 21b, 21c und 21d jeweils
ein Strömungssteuerventil, die
Bezugsziffer 22a und 22b bezeichnen jeweils einen
Temperatursensor, und die Bezugsziffer 23a bezeichnet einen
Drucksensor. Das Strömungssteuerventil 21a ist
in einer Rohrleitung 15a zum Einleiten eines abgeschiedenen
Wassergehalts in einem Vorwärmer 13 von
einem Abscheider 15 vorgesehen, und das Strömungssteuerventil 21b ist
in einer Rohrleitung zum Einleiten von Dampf in die Leitung 15a von
einer Hilfsdampfquelle, die in der Figur nicht dargestellt ist,
vorgesehen.
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Ferner ist das Strömungssteuerventil 21c in einer
Rohrleitung 15b und das Strömungssteuerventil 21d in
einer Rohrleitung 16a vorgesehen. Andererseits ist der
Temperaturdämpfer 22a in
einer Rohrleitung 13b entweder am Auslass des Vorwärmers 13 oder
am Einlass eines Verdampfers 14 vorgesehen, und der Temperatursensor 22b ist
in einer Rohrleitung 14d vorgesehen. Ferner ist der Drucksensor 23a in
einer Rohrleitung 15a vorgesehen. Der restliche Aufbau
ist im wesentlichen der gleiche wie der des Verdampfersystems gemäß 7.
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Das Strömungssteuerventil 21a,
welches eine Strömungsrate
des Wassergehalts (Dampfes) als Vorwärmquellenmedium, das an der
Trenneinrichtung bzw. dem Abscheider 15 abgeschieden und in
den Vorwärmer 13 eingeleitet
wird, steuert, wird durch ein Signal von dem entweder am Auslass
des Vorwärmers 13 oder
am Einlass des Verdampfers 14 vorgesehenen Temperatursensors 22a geöffnet und geschlossen,
um so die Strömungsrate
des in den Vorwärmer 13 einströmenden Vorwärmquellenmediums
auf ein konstantes Niveau der Auslasstemperatur des Vorwärmers 13 oder
der Einlasstemperatur des Verdampfers 14 zu steuern. Ferner
wird das Strömungssteuerventil 21d durch
ein Signal von dem Temperatursensor 22b, das im Auslass
des Verdampfers 14 vorgesehen ist, geöffnet und geschlossen, um so
die Strömungsrate
eines Heizbands auf einen vorbestimmten konstanten Pegel der Auslasstemperatur
des Verdampfers 14 zu steuern.
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Andererseits regelt das Strömungssteuerventil 21b,
das ein Signal von dem Drucksensor 23a in der Rohrleitung 15a empfängt, durch
das das Vorwärmquellenmedium
strömt,
die Strömungsrate
des Dampfes von der Hilfsdampf quelle (nicht dargestellt) derart,
dass ein konstanter Druck in der Rohrleitung 15a beibehalten
wird. Ferner steuert das Strömungssteuerventil 21c die
Strömungsrate,
die aus dem System des abgeschiedenen Dampfes als am Abscheider 15 erzeugtes
und in der Rohrleitung 15a strömendes Vorwärmquellenmedium zu extrahieren ist,
um einen konstanten Druck in der Rohrleitung 15a beizubehalten.
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Wie oben erwähnt wurde, wird die Auslasstemperatur
des Vorwärmers 13 (oder
die Einlasstemperatur des Verdampfers 14) erfasst und das
Strömungssteuerventil 21a so
geöffnet
und geschlossen, dass diese Temperatur konstant gehalten wird, wodurch
die Strömungsrate
des Vorwärmquellenmediums
am Einlass des Vorwärmers 13 gesteuert
wird. Ferner wird der Druck in der Rohrleitung zum Zuführen des
Vorwärmquellenmediums
durch den Drucksensor 23a erfasst, und auf der Basis des
Signals von dem Drucksensor 23a werden die Strömungssteuerventile 21b und 21c so
geöffnet
und geschlossen, dass der konstante Druck beibehalten wird. Somit
wird mit dem konstanten Zuführdruck
des Vorwärmquellenmediums
und der konstanten Einlasstemperatur des Verdampfers 14 die
Betriebssteuerung erleichtert.
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In dem Betriebssteuerstadium mit
der konstanten Einlasstemperatur des Verdampfers 14 wird die
Auslasstemperatur des Verdampfers 14 auf eine vorbestimmte
Temperatur gesteuert, wie aus einer in 2 gezeigten Temperaturbeziehung hervorgeht, womit
eine Betriebssteuerung vorgenommen wird, mit der der Wassergehalt
in dem Schwerölbrennstoff auf
einen gewünschten
Wert gesteuert wird und eine konstante und stabile Funktion des
gesamten Systems ebenfalls möglich
wird.
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Ferner wird im Fall einer Laständerung
die Strömungsrate
des in den Vorwärmer 13 einströmenden emulgierten
Brennstoffs erhöht
oder verringert, und die Temperatur, der Druck und die Strömungsrate
an jedem der oben genannten Abschnitte verändert sich dementsprechend,
aber durch Anwenden des oben erwähnten
Betriebssteuerverfahrens wird eine rasche Änderung der Einlasstemperatur
und der Auslasstemperatur des Verdampfers 14 sowie des Drucks
des Vorwärmquellenmediums
in der Rohrleitung 15a vermieden, und in eine langsame Änderung verwandelt.
Infolgedessen wird eine Veränderung
in dem in dem Schwerölbrennstoff
verbleibenden Wassergehalt nach der Abscheidung seines Wassergehalts
vermieden, und selbst im Fall einer Laständerung wird der Steuervorgang
des Wassergehalts auf einen im wesentlichen konstanten und stabilen
Pegel in dem gesamten Verdampfersystem ebenfalls möglich.
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Als nächstes wird ein weiteres Betriebsverfahren
eines Verdampfersystems mit Bezug auf 3 beschrieben.
In 3 bezeichnet die
Bezugsziffer 31 einen Pufferbehälter, der in einer Mitte einer Rohrleitung
13b zum Leiten eines emulgierten Brennstoffs zu einem Verdampfer 14 aus
einem Vorwärmer 13 vorgesehen
ist.
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Alternativ kann anstelle des Pufferbehälters 31 ein
Vorwärmer
eines derartigen Aufbaus eingesetzt werden, dass ein Volumen außerhalb
eines Wärmetauscherrohrs 13a (eines
Abschnitts, in dem der emulgierte Brennstoff strömt) im Vorwärmer 13 eine erhöhbare Menge
darstellt, wobei der Begriff "erhöhbare Menge" so definiert ist,
dass er eine Menge des emulgierten Brennstoffs bedeutet, die einer
Stunde oder mehr einer Zufuhr in den Verdampfer 14 innerhalb
eines Zeitbereichs entspricht, in dem Laständerungen auftreten.
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Ein anderer Aufbau als der obige
ist im wesentlichen der gleiche wie der des in 1 und 7 gezeigten
Verdampfersystems. Bei einem solchen Verdampfersystem für emulgierten
Brennstoff gemäß 3 kann der emulgierte Brennstoff
der erhöhbaren Menge,
der gesteuert auf eine vorbestimmte Temperatur vorgewärmt wurde,
vorab in dem Pufferbehälter 31 oder
in dem Vorwärmer 13 gelagert
werden.
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Im Fall einer Laständerung,
beispielsweise einer Lastzunahme in einem Verbrennungssystem (Heizkessel
und dergleichen) zum Verbrennen des abgeschiedenen Schweröls wird
die Drehung einer Pumpe 12 erhöht, um eine Zuführmenge
des emulgierten Brennstoffs in den Vorwärmer 13 zu steigern, d.
h., die Strömungsrate
des emulgierten Brennstoffs, der in das Verdampfersystem für emulgierten
Brennstoff einzuleiten ist, und da der emulgierte Brennstoff einer
vorbestimmten Temperatur vorab in der erhöhbaren Menge gelagert wird,
wird die Temperatur des in den Einlass des Verdampfers 14 einströmenden emulgierten
Brennstoffs immer in dem Zeitbereich der Laständerung konstant gehalten.
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Somit kann einfach durch Steuern
der Strömungsrate
des Heizdampfs als Wärmequellenmedium,
das dem Verdampfer 14 zuzuführen ist, um die Auslasstemperatur
des Verdampfers 14 auf einem vorbestimmten Pegel zu halten,
ein Betrieb einfach gemäß der in 2 gezeigten Beziehung erreicht werden,
der in der Lage ist, den Schwerölbrennstoff mit
einer vorbestimmten Menge an Wassergehalt nach der Abscheidung seines
Wassergehalts zuzuführen,
d. h., den Schwerölbrennstoff
mit einer vorbestimmten Menge an Wassergehalt ungeachtet der Erhöhung oder
der Abnahme der Strömungsrate
des dem Verbrennungssystem zuzuführenden
Schwerölbrennstoffs.
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Bei dem Verdampfersystem nach obiger
Beschreibung wird der emulgierte Brennstoff einer vorbestimmten
Temperatur und der erhöhbaren
Menge im Voraus in dem Pufferbehälter 31 oder
in dem Vorwärmer 13 gelagert,
womit selbst bei einem Betrieb, bei dem ein Laständerungsvorgang unvermeidbar
ist oder in einem Betriebszustand innerhalb eines Zeitbereichs,
während
dem die Zuführmenge
des emulgierten Brennstoffs zum Vorwärmer 13 sich erhöht oder
abnimmt, wird die Einlasstemperatur des Verdampfers 14 immer
konstant gehalten, und durch Steuern der Auslasstemperatur des Verdampfers 14 auf
eine vorbestimmte Temperatur kann der Wassergehalt in dem Schwerölbrennstoff nach
der Abscheidung seines Wassergehalts einfach auf einen vorbestimmten
Wert gesteuert werden.
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Als nächstes wird ein drittes Verdampfersystem
für emulgierten
Brennstoff unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Bei diesem Verdampfersystem sind Vorwärmer 41 und 42 in
zwei oder mehreren Stufen anstelle des Vorwärmers 13 in 1 vorgesehen. Es ist anzumerken,
dass die Vorwärmer 41 und 42 aus
einer einzelnen Einheit von Vorwärmern
bestehen können
oder eine parallele Anordnung von mehreren Teilen sein können. Ferner
sind ein Niveauschalter 44a und ein Steuerventil 44b eines
Vorwärmquellenmediums
am Vorwärmer 41 vorgesehen.
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Die Vorwärmer 41 und 42 weisen
einen Heizbereich und eine Struktur der Art auf, dass folgende Funktionen
hinsichtlich der Heizeigenschaften bereitgestellt werden. D. h.,
ein Betrieb wird so gesteuert, dass der Wasserpegel des Vorwärmquellenmediums in
dem Vorwärmer 41 durch
das Steuerventil 44b gesteuert wird, welches durch ein
Signal von dem Niveauschalter 44a geöffnet und geschlossen wird,
so dass das Vorwärmquellenmedium
im Dampfzustand nicht in den nächsten
Vorwärmer 42 aus
dem Vorwärmer 41 eingeleitet
werden kann.
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Infolgedessen tritt ein abgeschiedener Dampf
aus dem Vorwärmquellenmedium,
der am Abscheider 15 losgetrennt wurde und dem Vorwärmer zugeführt wurde,
zunächst
in ein Wärmetauscherrohr 41a im
Vorwärmer 41 ein,
um durch Wärmeaustausch
mit dem umgebenden emulgierten Brennstoff den Dampfzustand (Gaszustand)
in einen Heißwasserzustand
zu ändern,
und wird dann in ein Wärmetauscherrohr 42a des
nächsten
Vorwärmers 42 eingeleitet,
um den emulgierten Brennstoff auf ähnliche Weise vorzuwärmen, und
wird aus dem System über eine
Rohrleitung 15b ausgetragen.
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In den abgeschiedenen Dampf als Vorwärmquellenmedium,
das am Abscheider 15 abgeschieden wurde, ist ein Leichtölgehalt
eingemischt, und wenn ein solcher Fall aufgetreten ist, bei dem
die Strömungsgeschwindigkeit
in der Rohrleitung einige -zig m/s oder mehr erreicht hat oder eine kritische Geschwindigkeit
erreicht hat, wird der Leichtölgehalt in
dem Heißwasser,
das aus dem System von dem Vorwärmer
auszutragen ist, in Suspension gehalten, so dass er schwer aus der
Drainage durch eine gewöhnliche Öl-Wasser-Separator entfernt
wird, und eine Abführung
in Flüsse
und dergleichen wird unzulässig.
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Wenn andererseits ein einzelner Vorwärmer verwendet
wird, muss die Wärmeanwendung
so vorgenommen werden, dass das Vorwärmquellenmedium in diesem einzelnen
Vorwärmer
von einem Hochtemperatur-Dampfzustand zu einem Niedertemperatur-Heißwasserzustand übergeht,
da aber der Austauschwärmebetrag
sich in Proportion zu dem Betrag bzw, der Menge des in den Vorwärmer einströmenden emulgierten
Brennstoffs ändert,
variiert eine Position eines Übergangsbereichs
zwischen dem Dampfzustand und dem Heißwasserzustand des Vorwärmquellenmediums.
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Da sich Wärmetransporteigenschaften zwischen
Dampf und Heißwasser
stark voneinander unterscheiden, wird eine genaue Gestaltung des
Heizbereichs schwierig, falls die Dampf- oder Heißwassermenge
des Vorwärmquellenmediums
im Vorwärmer
unbekannt ist, was unweigerlich zu einer Gestaltung mit einem großen Toleranzbereich
führt,
was eine vergrößerte Struktur
und erhöhte
Kosten mit sich bringt.
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Demgegenüber wird ein Wärmetauscher derart
angewandt, dass das Vorwärmquellenmedium der
Dampf und das Hochtemperatur-Heißwasser im Vorwärmer 41 sowie
das Hochtemperatur-Heißwasser
und das Niedertemperatur-Heißwasser
im Vorwärmer 42 sind,
wodurch eine Bewertung bzw. Einschätzung von Wärmetransporteigenschaften in
dem betreffenden Vorwärmer
erleichtert wird.
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Somit wird durch Anwenden eines Wärmetauschers
hauptsächlich
für Dampf
und eines Wärmetauschers
hauptsächlich
für Heißwasser
eine individuelle Gestaltung mit hoher Genauigkeit möglich, und
es kann eine kompakt dimensionierte Struktur und eine Kostenreduzierung
erzielt werden. Ferner kann in dem Leitungssystem, in dem der Heißwasserpegel
in dem Vorwärmer
erfasst und gesteuert wird, eine Betriebssteuerung einfach ausgeführt werden,
die bewirkt, dass nur ein geringes Volumen von Heißwasser
strömt,
so dass die Strömungsgeschwindigkeit
des Vorwärmquellenmediums
im Dampfzustand nicht 10 m/s oder mehr erreicht und damit keine
kritische Geschwindigkeit erreicht. D. h., eine Betriebssteuerung
wird so vorgenommen, dass die Strömungsgeschwindigkeit in der
Rohrleitung mehrere -zig m/s oder weniger beträgt, dass ein Suspensionszustand
des Leichtölgehalts
in dem Vorwärmquellenmedium
vermieden werden kann, und dass eine anschließende Beseitigung des Ölgehalts
durch eine gewöhnliche Öl-Wasser-Abscheidevorrichtung einfach
vorgenommen werden kann und ein Abführen in Flüsse und dergleichen möglich wird.
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Eine Ausführungsform eines Betriebsverfahrens
eines Verdampfersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung wird im folgenden beschrieben. Die 5 und 6 zeigen
nur einen Abscheider 15, der für ein Verdampfersystem der
vorliegenden Erfindung zu verwenden ist. Der Abscheider bzw. der
Separator 15, der in 5 gezeigt
ist, weist eine Struktur auf, in der an Öffnungsabschnitten auf einer
Seitenfläche derselben
ein Sender 51 und Empfänger 52a, 52b und 52c vorgesehen
sind. Der Sender 51 und die Empfänger 52a, 52b und 52c können auch
in mehreren Sätzen
bereitgestellt werden.
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Falls eine Druckminderungsaktion
in dem Abscheider 15 auftritt, verdampft der Wassergehalt
in dem auf eine hohe Temperatur erwärmten emulgierten Brennstoff
an einem Verdampfer schnell und ist schwer aus einem umgebenden,
hochkonsistenten Schwerölbrennstoff
herauszubekommen, was in einem Blasenzustand resultiert, bei dem
der Schwerölbrennstoff
den gasförmigen
Dampf umgibt.
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Eine Schallwelle wird von dem Sender 51 am Öffnungsabschnitt
auf einer Seite eines Gefäßes bzw.
Behälters übertragen
und wird von den Empfängern 52a, 52b und 52c empfangen,
die oberhalb und unterhalb an den Öffnungsabschnitten in der gegenüberliegenden
Wand vorgesehen sind. Wenn die Schallwelle in den Abscheider 15 eindringt,
kommt es zu Unterschieden in der Geschwindigkeit beim Passieren
durch die Luft und dem Schwerölbrennstoff und
dem Dampf in dem emulgierten Brennstoff, und diese Unterschiede
in der Empfangszeit der Schallwelle werden gemessen und durch eine
Messvorrichtung und Berechnungsvorrichtung (nicht dargestellt) verarbeitet.
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In einem normalen Betriebszustand
wird der emulgierte Brennstoff vollständig in den Wassergehalt (Dampf)
und den Schwerölbrennstoff
am Abscheider 15 aufgeteilt, und in dem Bereich, in dem
die Schallwelle vom Sender 51 ausgesendet wird, befindet
sich im wesentlichen nur der Dampf, was eine konstante Empfangszeit
ergibt. Wenn demgegenüber
die vorgenannten Blasen auftreten, nimmt der Schwerölbrennstoff
anstelle des Dampfes zu, was Abweichungen in der Empfangszeit der
Schallwelle ergibt. Somit wird eine kontinuierliche Vorerfassung des
Blasenerzeugungsphänomens
bei einem anormalen Betrieb möglich,
und eine Austragung des Schwerölbrennstoffs
aus dem System infolge eines Überlaufs
kann verhindert werden. Ferner kann durch eine Ausbreitungsenergie
der Schallwelle auch ein Entschäumungseffekt
erwartet werden.
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Wie oben beschrieben wurde, wird
gemäß einem
Betriebsverfahren des Verdampfersystems für emulgierten Schwerölbrennstoff
die Auslasstemperatur des Vorwärmers
oder die Einlasstemperatur des Verdampfers konstant gesteuert, der
Druck in dem Vorwärmquellenmedium-Zuführrohr zum
Einleiten des Vorwärmquellenmediums
in den Vorwärmer
wird konstant gesteuert, und ein Temperaturunterschied zwischen
der Einlasstemperatur und der Auslasstemperatur des Verdampfers
wird konstant gesteuert, wodurch selbst in einem Fall einer Laständerung
Abweichungen im Wassergehalt des Schwerölbrennstoffs nach der Abscheidung
des Wassergehalts vermieden werden können.
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Ferner wird bei dem Betriebsverfahren
ein Aufbau zum Lagern des vorgewärmten
emulgierten Brennstoffs der erhöhbaren
Menge in dem Vorwärmer
oder zwischen dem Vorwärmer
und dem Verdampfer angewandt, durch den selbst in einem Fall einer
Laständerung
der emulgierte Brennstoff einer vorbestimmten Temperatur dem Einlass
des Verdampfers zugeführt
werden kann und bei dem der Wassergehalt in dem Schwerölbrennstoff
einfach auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden kann.
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Ferner wird ein Verdampfersystem
für emulgierten
Schwerölbrennstoff
bereitgestellt, bei dem der Vorwärmer
zum Vorwärmen
des emulgierten Schwerölbrennstoffs,
von dem der Wassergehalt abzuscheiden ist, aus einem Dampf als Vorwärmquellenmedium
verwendenden und einen Niveauschalter aufweisenden ersten Wärmetauscher
sowie einem zweiten Wärmetauscher
aufgebaut ist, der mit dem ersten Wärmetauscher über das
Strömungssteuerventil
in Verbindung steht und Heißwasser
als Vorwärmquellenmedium
verwendet, so dass der vorzuwärmende
emulgierte Schwerölbrennstoff
von dem zweiten Wärmetauscher
zum ersten Wärmetauscher geleitet
wird.
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In dem Verdampfersystem ist der Wärmetauscher,
welcher der Vorwärmer
ist, in den Dampf und Heißwasser
als Vorwärmquellenmedium
verwendenden ersten Wärmetauscher
und den nur Heißwasser als
Vorwärmquellenmedium
verwendenden zweiten Wärmetauscher
unterteilt, und folglich wird eine Bewertung bzw. Einschätzung der
Wärmetransporteigenschaften
einfach und eine Gestaltung mit hoher Genauigkeit wird möglich. Ferner
wird der Heißwasserpegel
in dem Vorwärmer
gesteuert, wodurch verhindert wird, dass der Leichtölgehalt
im Vorwärmquellenmedium
in einen Suspensionszustand übergeht.
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Schließlich stellt die vorliegende
Erfindung ein Verdampfersystem bereit, das einen Abscheider mit
einem Sender zum Senden einer Schallwelle und einem Empfänger zum
Empfangen der Schallwelle anwendet, wodurch das Phänomen der
Blasenerzeugung im Separator bzw. Abscheider kontinuierlich vorab
erfasst werden kann, so dass eine Austragung des Schwerölbrennstoffs
aus dem System infolge eines Überlaufs
verhindert werden kann.
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Es ist anzumerken, dass die Erfindung
nicht auf den besonderen Aufbau und die hier dargestellte und beschriebene
Anordnung beschränkt
ist, sondern modifizierte Formen derselben umfasst, die in den Schutzumfang
der folgenden Ansprüche
fallen.