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Vorrichtung zum Entgasen von Wasser
In Dampfkraftaulagen ist es bekannt,
das Kesselspeisewasser vor der Zuführung zum Kessel einem Entgasungsprozeß zu unterwerfen
und das entgaste Wasser einem Sammelbehälter zuzuführen, aus dem es je nach Bedarf
durch die Kesselspeisepumpe dem Kessel zugeführt wird. Die Entgasung erfolgt hierbei
gewöhnlich durch einen Mischvorwärmer, in dem das Wasser auf Siedetemperatur gebracht
und bei dieser Siedetemperatur in feinvertelil-ter Form über Rieselflächen geleitet
wird. Um in der Leitung zwischen dem Sammelbehälter und dem Keslsel ein Sichwiederanreichern
des Wassers mit Luft infolge von Undichtigkeiten in der Leitung zu vermeiden, hat
man schon vorgeschlagen, den Sammelhehälter so hoch über der Speisepumpe anzuordnen,
daß in der Saugleitung der Kesselsp&sepumpe ein die Wiederaufnahme von Luft
verhindernder Ueberdruck erzeugt wird. Diese Lösung ist jedoch vielfach unvorteilhaft
und mit baulichen Schwierigkeiten verbunden, insbesondere bei Kesselanlagen auf
Schiffen, wo die Schaffung einer entsprechenden Zulaufhöhe zur Kesselspeisepumpe
wegen beschränkter Platzverhältnisse oft schwer durchzuführen ist.
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Bei neueren Anlagen wird die Entgasung des Speisewassers meist im
Überdruckgebiet durchgeführt. Trotzdem ist aber ein Verzicht auf eine größere Zulaufhöhe
zur Speisepumpe, wie Versuche gezeigt haben, aus folgenden Gründen nicht ohne weiteres
möglich. Da sich in dem Mischentgaser bzw. in dem Sammelbehälter für das entgaste
Wasser Siedetemperatur einstellt, besteht die
Gefahr, daß sich in
der Saugleitung zur Speisepumpe Entsp annungsdamp f entwickelt, der den Zulauf zur
Pumpe gefährdet. Es muß daher trotz des Überdruckes, in der Saugleitung der Pumpe
eine gewisse Zulaufhöhe vorhanden sein, um eine Dampfentwicklung des aus dem Sammelbehälter
unmittelbar der Speisepumpe zufließenden Wassers zu vermeiden.
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Das Hochlegen des Sammelbehälters für das entgaste Wasser läßt sich
unter gleichzeitiger Vermeidung sowohl einer Wiederbelüftung des Speisewassers als
auch einer Dampfentwicklung in der Saugleitung zur Speisepumpe dadurch umgehen,
daß dem Mischentgaser ein Kühler nachgeschaltet ist, so daß das entgaste Wasser
um 10 bis 20°C unter Siedetemperatur herabgekühlt der Speisepumpe zufließt. Mit.
besonderem Vorteil läßt sich eine derartige Anordnung bei solchen Anlagen anwenden,
bei denen die Entgasung im Überdruckgebiet erfolgt. Wärmeverluste durch die Kühlung
des entgasten Wassers können vermieden werden, indem das entgaste Wasser durch unentgastes
gekühlt wird bzw. zur Vorwärmung des unentgasten Wassers benutzt wird. Die bekannten,
nach diesem Verfahren arbeitenden Vorrichtungen haben den Nachteil, daß insbesondere
durch mehrfache Umlenkung der Wärmeaustauschmittel ein unerwünschter Druckverlust
eintritt. Gerade für Anlagen vorliegen der Art ist es sehr wichtig, denDruckverlust
so klein wie möglich zu machen. Erfindungsgemäß läßt sich dieses Ziel dadurch erreichen,
daß der nach oben offene Kühler unmittelbar an eine seinem Querschnitt angepaßte
Bodenöffnung des Wasserbehälters angeschlossen ist. Die Bauhöhe läßt sich bei der
hierdurch bedingten stehenden Anordnung des Kühlers durch Erhöhung der Zahl der
Kühlerrohre in Grenzen halten, die den Verhältnissen besonders bei Verwendung an
Bord gerecht werden. Ferner läßt sich auch ein Gewinn an Bauhöhe dadurch erzielen,
daß der Kühler keine Oberwasserkammer mit Zulaufstutzen erhält und daß man sein
Rohrsystem in den Speicher hineinragen läßt.
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In der Zeilchn.ung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. I eine Entgaserschaltung nach der Erfindung
in schematischer Darstellung; Fig. 2 und 3 zeigen verschiedene Kühleranordnungen
für eine Schaltung nach Fig. I.
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Im dargestellten Beispiel Fig. I ist 1 der Hauptkondensator einer
Dampfkraftanlage, dem Abdampf von der Hauptmaschine der Dampfkraftanlage durch eine
Dampfleitung 2 zuströmt. Das Kondensat wird aus dem Kondensator 1 durch eine Pumpe
3 einem Mischentgaser 4. zugeführt, der durch Abdampf von einer Hilfsmaschine über
eine Dampfleitung 5 geheizt wird. Der Mischentgaser 4 ist auf einen Sammellbehälter
6 aufgebaut, dem das ent gaste Wasser aus dem Entgaser 4 zufließt. Aus dem Sammelbehälter
6 wird das so entgaste Wasser durch eine Speisepumpe 7 zum Kessel gepumpt. Dabei
wird es erfindungsgemäß durch einen unmittelbar an den Sammelbehälter 6 angeschlossenen
Kühler 8 um etwa 10 bis 20° gekühlt und tritt dann in die Saugleitung 9 zur Kesselspeisepumpe
7 ein.
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Für diese Rückkühlung des Speisewassers wird das entgaste Wasser selbst
benutzt, indem es vor Einführung in den Entgaser 4 als Kühlmittel durch den Kühler
8 geleitet wird. Auf diese Weise wird ein Wärmeverlust durch die Rückkühlung des
Speisewas!sers vermieden. Dem Entgaser 4 braucht infolge dieser Vorwärmung des unentgasten
Wassers entsprechend weniger Heizdampf durch die Leitung 5 zuzuströmen.
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Der Entgaser 4 ist mit einem Dampfdruckregler 5a versehen. Ein Gleichhalten
des Druckes ist für eine gute Entgasung wichtig, da zum Ausscheiden der Gase stets
die zum Betriebsdruck gehörende Siedetemperatur erreicht werden muß, z. B. bei 0,2
atü also 1040 C. Wäre eine Rückkühlung des Speisewassers nicht vorgesehen, so müßte
der Dampfdruckregler mit besonders hoher Genauigkeit arbeiten, weil ein Druckabfall
durch Entwickeln von Entspannungsdampf den Zulauf zur Speisepumpe gefährden würde.
Infolge der Rückkühlung ist jedoch eine derartige genaue Druckregelung nicht mehr
erforderlich, da Druckschwankungen im Entgaser eine Dampfentwicklung in der Saugleitung
nicht. mehr hervorrufen können.
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In Fig. I ist der Kühler 8 mit seiner Rohrplatte unmittelbar unter
den Wasserbehälter 9 für das entgaste Kondensat angeflanscht. Hierbei fließt das
Kondensat durch die Rohre 10 des Kühlers einer unteren Wasserkammer 13 und von dieser
der Speisepumpe 7 zu, während das alls! Kühlmittel dienende, zu entgasende Wasser
den Mantelraum 14 des Kühlers durchfließt und dabei die Rohre 10 umspült. In dem
Mantelraum 14 können Leitbleche I5 für das Kühlmittel vorgesehen sein. Damit das
Rohrbündel des Kühlers' sich bei den Temperaturdehnungen frei bewegen kann, ist
die untere Rohrplatte 16 in dem Mantel 14 frei beweglich und gegen den Mantel durch
eine Stopfbüchse I7 abgedichtet.
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Bei den Ausführungen der Fig. 2 un.d 3 ist der Kühler so ausgebildet,
daß er mit seinem Rohrsystem in den Wasserbehälter g frei hineinragt.
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Die obere Rohrplatte 20 ist hierbei nicht wie bei der stehenden Anordnung
nach Fig. I fest mit dem Behälter g verbunden, sondern liegt völlig frei im Innern
des Behälters 9. Das zu kühlende, entgaste Kondensat tritt durch den freienRingspalt
zwischen der Rohrplatte 20 und der Wandung des Behälters g unmittelbar in den Mantelraum
14 des Kühlers ein.
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Es wird durch diese Bauart; nicht nur elin geringer Druckabfall des
zu kühlenden Kondensats und ein günstiges Verhältnis zwischen Rohrlänge und Mantel
durchmesser erzielt, sondern es' werden auch noch andere betriebliche Vorteile erzielt
So wird durch das teilweise Hineinragen des Rohrsystems in den Wasserbehälter die
Bauhöhe verringert, und es ist eine freie Ausdehnungsmöglichkeit für das Rohrsystem
geschaffen, ohne daß eine Stopfbüchse wie bei der Anordnung nach Fig. 1 erforderlich
wäre.
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Bei der Ausführung nach Fig. 2 wird das als Kühlmittel benutzte,
zu entgasende Kondensat an
der unteren Rohrplatte 2I sowohl zu-
als auch abgeführt. Zu diesem Zweck ist die Rohrplatte 21 mit einem Zweikammerdeckel
22 verbunden. Durch die Kammer 23 tritt das Kühlmittel ein, durchströmt dann die
in diese Kammer einmündenden Rohre, wird in einer Umleitkammer24' an der oberen
Rohrplatte 20 durch andere Rohre, die in die Kammer 2ß' münden, der Austrittskammer24
zugeführt, so daß ein U-förmiger Durchfluß des Kühlmittells erfolgt.
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Es läßt sich jedoch auch ein rein.er Gegenstrom des Kühlmittel's
zu dem zu kühlenden Kondensat erzielen, indem, wie in Fig. 3 dargestellt, an der
unteren Rohrplatte 21 lediglich der Zufluß angeordnet ist, währen.d das Kühlmittel
aus der an der oberen Rohrplatte 20 befindlichen Kammer 24 durch eine Rohrleitung
25, die durch die Wandung des Wasserhehälters 9 hindurchgeführt ist, abgeleitet
wird. Diese Rohrleitung kann leicht so biegsam ausgebildet werden, daß eine genügende
Beweglichkeit des Rohrsystems zum Ausgleich der Temperaturdehnungen erzielt wird.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Beispiele
beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen
möglich; insbesondere &ind die verschiedenen Aus,führungen der Verbindung des
Kühlers mit dem Wasserbehälter für das entgaste Kondensat nicht nur in Verbindung
mit einer Entgasereinrichtung, sondern auch für andere Zwecke mit Vorteil zu verwenden.