DE709014C - Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Enthaerten und Entgasen von Wasser - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Enthärten und Entgasen von Wasser Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Enthärten und Entgasen von Wasser, insbesondere Kesselspeisewasser, durch Erhitzen unter Druck. Es ist bekannt, daß durch Erhitzen von Wasser bereits ein Teil der Härte, und zwar ein wesentlicher Teil der sog. »vorübergehenden« oder Bicarbonathärte, durch Austreiben der Kohlensäure beseitigt werden kann, wobei die Härtebildner als sehr schwerlösliche Carbonate ausfallen. Die Entfernung der Kohlensäure durch Erhitzen geht stets mit der Austreibung des im Rohwasser gelösten Sauerstoffs Hand in Hand, dessen möglichst restlose Entfernung aus dem Speisewasser, besonders für die Speisung von Hochdruckkesseln, dringend erwünscht ist.
• Häufig erfolgt die Erwärmung des Rohwassers in sog. Kaskaden- oder Rieselvorwärmern, die mit Rieselblechen oder anderen Rieselvorrichtungen ausgestattet sind und zur Vermischung des Rohwassers mit dem von unten im Gegenstrom eingeführten Heizdampf dienen. Die thermische Wirkung auf die Enthärtung ist verhältnismäßig gering. Man hat auch bereits die thermische Wirkung gesteigert, indem man Rohwasser und Dampf mit oder ohne Zusatz von Chemikalien unter Überdruck in geschlossenen Apparaten hat aufeinander wirken lassen. Diese' Maßnahme erfordert sozusagen einen kleinen Dampfkessel vor dem eigentlichen Dampf erzeugenden Kessel. Zur Abtrennung der ausgeschiedenen Härtebildner sind schwer zugängliche Hochdruckfilter notwendig. Für die chemische Enthärtung mit Hilfe von Chemikalien hat man bereits das zu enthärtende Wasser in kontinuierlichem Strom durch mehrfach gewundene Rohre hindurchströmen lassen, in denen sich die Mischung des Enthärtungschemikals mit dem Wasser vollzog. Hierbei fielen die Härtebildner verhältnismäßig, rasch in Form schlammiger Flocken aus dem Wasser aus. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine thermsche Enthärtung.
• Es hat sich nun gezeigt, daß man die geschlossenen Druckenthärter auf sehr einfache Weise durch offene ersetzen kann, indem man die Erhitzung des Wassers, die vorteilhaft mit über Atmosphärendruck gespanntem Dampf erfolgt, in den unteren Teil einer hohen Wassersäule von verhältnismäßig geringem Querschnitt verlegt. Führt man beispielsweise das Wasser durch ein stehendes U-Rohr von großer Schenkellänge, so wird in dem unten befindlichen Bogen ein hydrostatischer Druck erzeugt, der der Höhe der Schenkelrohre entspricht. Die üb- liche große Bauhöhe der Kesselhäuser gestattet die Aufstellung sehr langer U-Rohre und damit die Erzeugung von mehreren Atmosphären Überdruck , im Rohrbogen. Selbst bei kleinen Kesselhäusern mit beispielsweise mir 5 in lichter Höhe herrscht im Rohrbogen ein Überdruck von o,5 Atmosphären, was bereits einem Siedepunkt des Wassers von i i o - C entspricht. Führt man vor, hinter oder im Rohrbogen Heizdampf ein, gelingt es je nach Höhe des Rohres an dieser Stelle das Wasser auf eine Temperatur zu bringen, die wesentlich über Ioo° liegt. An Stelle des U-Rohres kann man auch zwei ineinander gesteckte Rohre, von denen das weitere unten geschlossen ist. venwenden. Die Rohre brauchen nicht unbedingt senkrecht oder geradlinig zu sein.
• Der besondere Vorzug dieser Einrichtung besteht darin, daß man mit sehr einfachen baulichen Hilfsmitteln auskommt, und daß die in Behandlung befindliche Wassermenge sehr klein ist. Hinzu kommt die überraschende Beobachtung, daß die Erhitzungszeit für eine gute thermische Wirkung nur klein zu sein braucht, so daß man mit einem ständigen Wasserdurchfluß arbeiten kann. Durch Reglung der Durchflußgeschwindigkeit bat man es in der Hand, die Erhitzung kürzere oder längere Zeit erfolgen zu lassen. Im aufsteigenden Strome entspannt sich das Wasser und gibt hierbei die gelösten Gase Sauerstoff und Kohlensäure ab neben dem durch die Entspannung freiwerdenden Dampf, welcher einer Abdampfverwertung zugeführt wird oder auch zur Vorwärmung des Rohwassers Verwendung findet, z.B. in einem Riesel- oder Röhrenvorwärmer. Dem Vorwärmer kann natürlich auch noch geeigneter anderer Dampf zugeführt werden. Zweckmäßig ist hinter den hochgelegenlegenen Teil des aufsteigenden Rohres eine geeignete Entspannungsvorrichtung geschaltet, z. B. ein breiteres waagerechtes Rohrstück.
• Die durch die thermische Wirkung ausfallenen Carbonate können in einem gewöhnlichen Filter, welches im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen kein Hochdruckfilter zu sein braucht, abgeschieden werden. Man kann aber auch das Carbonat in einem Behälter, z.B. von zylindrischer Form mit Spitzboden, sich absetzen lassen. An die thermische Enthärtungsstufe gemäß Erfindung schließt sich, falls erforderlich, mit oder ohne vorherige Abscheidung der ausgefällten Carbonate, zweckmäßig die rein chemische Enthärtung an, z. B. mit Soda ' mit Phosphaten oder auch mit rückgeführtem Kesselwasser und gleichzeitiger oder sich anschließender Weiturbehandlung mit Soda, Natronlauge oder Alkaliphosphaten.
• Die beiliegende Zeichnung stellt einige Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar.
• Fig. i zeigt den Grundgedanken gemäß der Erfindung. An dem Rieselvorwärmer a, der mit dem Zuführungsstutzen b für das Rohwasser und der Dampfzuführung c ausgerüstet ist sowie ein Gasableitungsrohr d besitzt, ist das Fallrohr e von entsprechender Länge angeschlossen, dessen aufsteigender Schenkel / in die Entspannungsvorrichtung h mündet. Am untersten Ende des U-Rohres sind zwei Dampfzuführungsdüsen g1 und g2 angeordnet, die das Wasser an dieser Stelle auf Siedetemperatur bringen. Im allgemeinen genügt eine Düse, die zweckmäßig im aufsteigenden Rohr angeordnet wird. Aus der Entspannungsvorrichtung h strömt das thermisch vorenthärtete Wasser durch den Stutzen r zum Nachreaktor, in welchem unter Zusatz von Chemikalien die vollständige Enthärtung des Wassers stattfindet, während der hier entwickelte Abdampf durch die Leitung i im Rieselvorwärmer zum -Anwärmen des Rohwassers im Gegenstrom ausgenutzt wird.
• Fig. 2 zeigt die gleiche Vorrichtung, jedoch ist hier das absteigende Rohr e innerhalb des aufsteigenden Rohres 1 angeordnet. Am unteren Ende der Rohranlage ist das Abschlammventil k vorgesehen, durch welches der größte Teil der ausgefällten Härtebildner in Form von Carbonaten von Zeit zu Zeit abgezogen werden kann.
• Fig- 3 zeigt die Vereinigung der neuen Einrichtung mit einem Reaktionsbehälter zur anschließenden Fertigenthärtung des Wassers mit Chemikalien. Die Röhrenanlage ist hier in den Reaktionsbehälter m eingebaut. Dem aus dein Steigrohr / oben ausströmenden Wasser wird durch die Zufuhrleitung o die Chemikalienlösung, z. B. Soda oder Trinatriumphosphat, zugesetzt. Das mit Chemikalien versetzte Wasser fließt durch das Rohr n nach unten und setzt in dem mit Abschlammventil versehenen Spitzboden des Behälters m die ausgefällten Härtebildner ab. Durch den Stutzen r strömt es dann enthärtet und geklärt zum Kessel. Die Leitung o kann auch dazu verwendet werden, um dem Rohwasser alkalisches rückgeführtes Kesselwasser zur Vorenthärtung zuzusetzen.
• Naturgemäß kann man den geschilderten Enthärtungsvorgang auch mehrmals hintereinander sich abspielen lassen. Diese Ausführungsform der Erfindung ist wärmewirtschaftlich besonders zweckmäßig, da die Wirkung des Verfahrens hierdurch erheblich gesteigert wird. Die Fig. 4 zeigt eine derartige Hintereinanderschaltung mehrerer Einrichtungen nach Fig. 2. Die Einrichtung bedarf nach dem Vorangegangenen keiner besonderen Erläuterung. Bei einer Hintereinanderschaltung mehrerer thermischer Enthärtungsstufen gemäß der Erfindung kann man zweckmäßig im letzten Teil dem zu enthärtenden Wasser Fällungsmittel zwecks beschleunigter Ausscheidung der Härtebildner zusetzen.
• Die Wirkung der neuen Vorrichtung ist aus folgenden Zahlenangaben ersichtlich: Ein Kaskadenvorwärmer üblicher Bauart mit acht Rieselblechen vermochte aus einem Rohwasser von 9 - 3' Gesamthärte, davon 7' Carbonathärte, nur 8% der letzteren zu entfernen, selbst wenn so viel Dampf eingeleitet wurde, daß die Abgastemperatur 5o bis 6o' betrug. Bei Verlängerung der Kaskade auf 2o Rieselbleche betrug die Enthürtungsleistung unter den gleichen Umständen erst 20% der Carbonathärte. Wurde dagegen an die Kaskade mit acht Rieselblechen ein Druckenthärtungsrohr von nur 5 m Höhe gemäß der Erfindung angesetzt, so stieg der Wirkungsgrad der thermischen Enthärtung auf 36 bis 4I% je nach der Abgastemperatur.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum thermischen Enthärten und Entgasen, von Wasser, insbesondere Kesselspeisewasser, unter Druck, 'beispielsweise durch Einleiten von Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß das fließende Rohwasser kontinuierlich in Form einer engen, hohen, oben offenen Wassersäule vorteilhaft durch Einführung von gespanntem Dampf an einem tiefer gelegenen Punkt auf die dem hydrostatischen Druck entsprechende Siedetemperatur gebracht wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, bestehend ,aus einem am Einlaufende vorteilhaft mit .einem an sich bekannten Rieselvorwärmer (a) für das Rohwasser versehenen hohen zweischenkligen Rohr (e, j), das an seiner tiefsten Stelle mit einer oder mehreren Dampfzuführungen (g" g2) oder anderen Erhitzungsvorrichtungen versehen ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrschenkel (e, f) ineinander angeordnet sind. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen und 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaufende des zweischenkligen Rohres eine Entspannungsvorrichtung (A) angeordnet ist. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, gekennzeichnet durch die Hintereinanderschaltung mehrerer zweischenkliger oder ineinander geschachtelter Enthärtungsrohre.