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Umlaufverdampfer Die Erfindung bezieht sich auf Umlaufverdampfer zur
Erzeugung von Dampf, der im wesentlichen frei von Verunreinigungen ist. Sie ist
besonders anwendbar -zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser durch Destillation.
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Wenn eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, durch Erhitzung
in einem Rohrkessel verdampft wird, bilden die Verunreinigungen des Wassers Kesselstein
auf den Rohrwänden, der diese Wände isoliert und den Wärmedurchgangsgrad herabsetzt.
Die Säuberung solcher Rohre ist eine mühevolle Arbeit.
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Es ist bereits bekannt, derartige Verdampfer in zwei Kammern aufzuteilen,
-die auf verschiedenem Druckgehalten werden und wobei eine Hochdruckkammer zum Erhitzen
der zu verdampfenden Flüssigkeit dient, während die erhitzte Flüssigkeit in der
Niederdruckkammer zum Aufsieden kommt. Der gebildete Dampf wird abgezogen, die nicht
verdampfte Flüssigkeit wird in die Hochdruckkammer zurückgepumpt, und es wird fortlaufend
frische Flüssigkeit zugeführt sowie ein Teil der im Verdampfer befindlichen Flüssigkeit
abgeführt. Eine solche Aufteilung. des Verdampfers bietet den Vorteil, daß in der
Hochdruckkammer, die zum Erhitzen der Flüssigkeit etwa als indirekter Wärmeaustauscher
ausgebildet ist, keine Verdampfung stattfindet und mithin keine
Verunreinigunge,
abgesetzt werden, die sich erst beim Verdampfen der Flüssigkeit in der Niederdruckkammer
abscheiden. Diese Niederdruckkammer kann eine solche Ausbildung erhalten, daß eine
Reinigung leicht möglich ist bzw. können die Verunreinigu:3b,#n mit der nicht verdampften
Flüssigkeit ausgeschwemmt werden.
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Bei bekannten Umlaufverdampfern dieser Art werden die beiden Kammern
durch besondere Kessel gebildet, c?iie beispielsweise übereinander angeordnet sind.
Eine solche Ausführung ist umständlich, weil außer den beiden Kesseln auch noch
die erforderlichen Rohrleitungen usw. vorgesehen werden müssen. Es ist daher auch
bereits bekanntgeworden, zwei zylindriische Kessel ineinanderzustecken. Auch diese
Ausführung führt aber zu einem konstruktiv nicht befriedigenden Aufbau, weil die
Führungen für Flüssigkeit und Dampf schwierig unterzubringen sind. Bei einem bekannten
Vorschlag ist beispielsweise im oberen Teil der Kesselanlage noch eine zusätzliche
Wasserkammer erforderlich.
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Gemäß der Erfindung werden die Hoch- und Niederdruckkammer durch Einbau
einer horizontalen Trennwand in einen liegenden zyl:indri.schen Kessel gebildet,
und die untere, als Hochdruckkammer dienende Kammer ist mit Heizrohren zum Durchleiten
eines Heizmediums ausgerüstet, ferner tritt die erhitzte Flüssigkeit durch enge
Leitungen, gegebenenfalls Rohre, in die obere, als Niederdruckkammer dienende Kammer
ein, wobei über den Öffnungen bzw. Rohren Ablenkkappen sitzen, auf die die aus den
Öffnungen austretenden Flüssigkeitsströme aufprallen, wodurch verhindert wird, daß
der durch den Auslaß abgezogene Dampf Verunreinigungen mitnimmt. Diese Bauart des
Umlaufverdampfers nach der Erfindung ist sehr einfach im Aufbau. Es wird nur .ein
einziger Kessel benötigt, und infolge der erwähnten Trennwand mit Öffnungen entfallen
auch besondere Rohrleitungen, durch die die erhitzte Flüssigkeit von der Hochdruckkammer
in die Niederdruckkammer gelangt.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Trennwand
zusammen mit dem Kessel einen Ausgußraum bildet, in dem sich nicht verdampfte Flüssigkeit
aus der oberen Kammer sammelt, bevor sdeabgezogen wird. Dieser Samm:elraum kann
gemäß der Erfindung also auch unmittelbar im Kessel ohne wesentlichen Aufwand gebildet
werden.
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In der Zeichnung isst ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch einen Umlaufverdampfer, Fig. 2 einen Querschnitt
nach der Linie II-II der Fig. i.
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Der Umlaufverdampfer besteht aus einem zylindrischen Kessel io, der
in eine obere und eine untere Kammer durch. eine horizontale Trennwand 9 aufgeteilt
ist, die sich zwischen Rohrplatten i i und 12 an den Enden des Kessels erstreckt.
Die untere Kammer enthält Wärmeaustauschrohre 1q., die mit den Räumen 15 und 16
verbunden sind, die zwischen den Rohrplatten i i und 12 und den Stirnwänden 13 und
13a des Kessels gebildet sind. Die Stirnwand 13 ist mit einem Einlaß 17 und die
Stirnwand 13" mit einem Auslaß f 8 versehen, .so daß eine Heizflüssigkeit durch
die Rohre strömeri kann.
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Die untere Kammer ist mit der oberen Kammer durch enge Öffnungen in
Form von kurzen Rohren i9 kleinen Durchmessers verbunden, die am oberen Ende reit
Ablenkkappen 2o versehen sind. Es können auch Rohre von größerem Durchmesser, die
mit Lochplatten ausgerüstet sind, an Stelle der engen Rohre i9 benutzt werden.
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Die obere Kammer ist mit einem Endauslaß 21 für Dampf und mit einem
Ausgu:ßraum 22 versehen, der zu einem Flüssigkeitsauslaß 23 führt. Die untere Kammer
hat einen Einlaß 2q., der mit dem Aus.laß 23 durch eine Pumpe 2@5 verbunden ist.
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Die Pumpe 25 dient zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes
in der unteren Kammer, so daß die Flüssigkeif in dieser Kammer bei der Temperatur,
auf die sie durch die Rohre 14 erhitzt wird, nicht verdampft. Ein Luftejektor 26,
angeordnet an der oberen Kammer, dient dazu, in dieser Kammer einen verminderten
Druck einzustellen, der die Flüssigkeit, die in die Kammer aus der unteren Kammer
eintritt, in dem gewünschten Ausmaß zum Verdampfen bringt.
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Beim Betrieb, wenn z. B. der Verdampfer zum Destillieren von Meerwasser
benutzt wird, wird das Wasser aus dem Auagußraum 22 durch die Pumpe 25 unter Druck
in die untere Kammer eingepumpt und in dieser durch eine Ablenkplatte 27, die sich
über .dem Einlaß azq. befindet, verteilt. Durch die Rohre 14 wird Dampf geleitet,
so daß das die Rohre umgehende Wasser auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird,
und zwar unter der Temperatur, bei der es beim Druck in der unteren Kammer sieden
will, jedoch über der Temperatur, bei der es beim Druck in der oberen Kammer siedet.
Das erhitzte Wasser gelangt durch die Rohre i9 in die obere Kammer oder Niederdruckkammer
und siedet darin zum Dampf auf, der durch den Auslaß 2i abströmt, während das nicht
verdampfte Wasser in den Ausguß 22 gelangt.
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Da in. der unteren Kammer eine Verdampfung verhindert wird, können
sich in dieser Kammer Verunreinigungen nicht absetzen. Die Verunreinigungen, die
sich beim Verdampfen des Wassers in der oberen Kammer abscheiden, werden mit dem
Wasiser in den Ausgußraum 22 geschwemmt. Auf diese Weise ist die Gefahr einer Krusten-
oder Kesselsteinbildung vermindert, wenn nicht ganz vermieden.
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Da das Wasser aus dem Ausgußraum 22 in das Systeril im Kreislauf zurückkehrt,
steigt der Gehalt an Verunreinigungen dauernd an. Ein Teil. des Wassers wird daher
fortlaufend durch ein Rohr 28 abgezogen, und frisch aufbereitetes Meerwasser wird
der unteren Kammer durch das. Rohr 29 zugeführt. Das aus dem Kreislauf abgezogene
Wasser
dient zur Vorwärmung des Speisewassers in einem Wärrneaustauscher
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Bei der Erzeugung von Süßwasser aus Meerwasser durch Destillation
können die Betriebsbedingungen wie folgt sein: Der Druck in der unteren Kammer kann
bei 3,5 kg/cm2 gehalten werden. Durch die Wärmeaustauschrohre -wird Dampf von i
kg/cm2 Überdruck durchgeleitet, so daß das Meerwasser auf etwa 115° C erhitzt wird.
Der Druck in der oberen Kammer kann auf o,16 kg/cm2 gehalten werden, so daB die
Siedetemperatur des Wassers in dieser Kammer ungefähr bei 55° C liegt. Bei diesen
Bedingungen ist der Wärmeinhalt des Wassers in der unteren Kammer ungefähr i 15
WE und der ,in der oberen Kammer ungefähr 55 WE, wobei die Verdampfungswärme in
der oberen Kammer ungefähr 556 WE beträgt. Aus diesen Wertcn ergibt sich, daß ungefähr
io Gewichtsprozent des Wassers, das aus der unteren Kammer in die obere Kammer gelangt,
verdampft wird. Bei .dem Druck, der in der unteren Kammer besteht, liegt die Siedetemperatur
des Wassers genügend über der tatsächlich in der Kammer herrschenden Temperatur,
und daher kann keine Verdampfung stattfinden, bevor das Wasser in die obere Kammer
eingetreten ist.