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Verfahren und Vorrichtung zur Reinhaltung der Heizflachen von Eindampfern
für inkrustierende FIüssigkeiten
Fast alle 1 Flüssigkeiten scheiden während des Eindampfens
Feststoffe aus. Sie lagern sich zu einem mehr oder weniger großen Teil an der Heizfläche
von Eindampfapparaten ab und erschweren den Wärmeübergang. So haben beispielsweise
Versuche an einem Seewasserverdampfer ergeben, daß sich der Wärmedurchgangswiderstand
nach etwa zwei Betriebsstunden gegenüber metallisch reinen Rohren verdoppelt hatte,
obwohl sich nur eine 1/4 mm dicke Steinschicht abgelagert hatte. Es ist nun bekannt,
daß Kondenswasser auf Inkrusten aller Art, insbesondere auf solche aus Calciumsulfat,
Calciumcarbonat und Mischungen beider eine lösende Wirkung ausübt. Auch das Auskochen
mit wäßrigen Lösungen von Chemikalien, wie z.
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Soda, Ätznatron, Salzsäure u a., wird seit vielen Jahren ausgeübt.
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Um konstruktiv die inkrustenlösende Eigenschaft von Kondenswasser
ausnutzen zu können, ist es bereits vorgeschlagen worden, jede Seite der Heizfläche
von Verdampfern mit dem Heizdampf bzw. Brüden (in weiterer Folge mit dessen Kondensat)
und abwechselnd damit mit der einzudampfenden Lösung in Berührung zu bringen.
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Durch Umschalten der Dampf- bzw. Flüssigkeitswege in entsprechenden
Zeitabständen wird die Heizfläche rein gehalten. Auch ist bereits vorgeschlagen
worden, die lösende Wirkung von Brüdenkondensat dadurch zu steigern, daß man die
Heizdampf-(Brüden-)Seite zusätzlich mit solchem
berieselt. Diese
Verfahren und Vorrichtungen bedingen jedoch, daß der einzelne Wärmeaustauscher mit
einer Umschaltvorrichtung versehen ist, vermittels welcher die Heizdampf-(Kondensat-)
und Flüssigkeitswege des Heizkörpers gewechselt werden können.
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Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Reinhaltung
der Heizflächen von Eindampfapparaten durch Beseitigung der Ablagerungen gewissermaßen
im Zeitpunkt von deren Entstehung und eine Vorrichtung zu dessen Ausführung. In
an sich bekannter Weise wird hierfür die inkrustenlösende Eigenschaft von Kondenswasser
nutzbar gemacht, und zwar gelangt dieses vorzugsweise in der Form des aus der einzudampfenden
Lösung gewonnenen Brüdenkondensats zur Verwendung. Dasselbe enthält oft organische
Säuren oder andere, den Lösevorgang begünstigende Stoffe. Gegebenenfalls kann die
Lösefähigkeit durch den Zusatz geeigneter Chemikalien gesteigert werden.
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Erfindungsgemäß wird der Verdampfapparat nur so lange zum Einengen
der Lösung in Betrieb gehalten, wie dies ohne nennenswerte Verminderung der Leistung
möglich ist. Zu diesem Zeitpunkte beginnt sich auf der Flüssigkeitsseite der Heizfläche
des Verdampfers ein Belag zu bilden.
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Er ist zunächst weich und für Kondenswasser, d. h. Brüdenkondensat,
angreifbar.
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Um die Reinigung der Heizfläche ohne Betriebsunterbrechung durchführen
zu können, besteht der Verdampfapparat (Druckstufe) aus einem Heizkörper, dessen
Heizdampfseite auch während des Spülvorganges unverändert bleibt. Der Flüssigkeitsraum
dagegen ist erfindungsgemäß zweiteilig ausgebildet. Jede Abteilung desselben ist
dabei mit einem Abscheider (Brüdenkörper) für die durch den Brüden mitgerissene
Flüssigkeit verbunden. Die letztere wird nach dem Flüssigkeitsraum zurückgeleitet,
wodurch in bekannter Weise der Flüssigloeitsumtauf zustande kommt. Während des eigentlichen
Eindampfbetriebes werden die beiden Flüssigkeitsabteilungen des Eindampfapparates
zweckmäßig von der einzudampfenden Lösung durchflossen.
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Sobald die Verkrustung fühlbar wird, schaltet man die in Verschmutzung
begriffene Flüssigkeitsabteilung des Eindampfapparates aus der Bahn der einzudampienden
Lösung ab und verbindet sie mit der Brüdenkondensatleitung. Während einer ge wissen
Zeit läuft nun in dieser Verdampferabteilung Kondenswasser an Stelle der einzudampfenden
Lösung um, wobei es im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen selbstverständlich
möglich ist, die verkrustete Heizfläche auch vollständig mit Kondenswasser zu überschwemmen.
Für diesen Fall muß der Flüssigkeitsstand in der zu reinigenden Abteilung oberhalb
des oberen Rohrbodens erhalten werden. Dabei wird die Kondenswassermenge so geregelt,
daß der Gehalt des ablaufenden Wassers an Inkrustenbildnern unterhalb der Löslichkeitsgrenze
für diese bleibt. Dadurch wird die Heizfläche in kurzer Zeit von solchen befreit.
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Bei diesem Lösevorgang kommt es lediglich darauf an, das Kondenswasser
über die zu reinigende Fläche so umzutreiben, daß eine Ubersättigung desselben mit
wieder gelösten Ablagerungen vermieden wird. Hierzu reicht ein Bruchteil der normalen
Verdampfteistung (z.B. I50/o) aus. Da die Temperatur in dem für beide Flüssigkeitsabtei,lungen
gemeinsamen Heizdampfraum durch den eigent!lichenl Eindampfvorgang bedingt ist,
wird erßndungsgemäß bei- der in Reinigung begriffenen (d. h. kondenswasserbeschickten)
Abteilung des Verdampfers der Brüdenabzug stark gedrosselt. Dadurch sinkt in dieser
der für die Wärmeübertragung wirksame Temperaturunterschied und damit die Bildung
von Brüdendampf auf das für die Sicherstellung des Kondensatumlaufes erforderliche
Maß.
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Eine zur Ausführung der Erfindung geeignete Vorrichtung ist in der
Zeichnung schematisch dargestellt.
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Fig. I und 3 zeigen den Verdampfapparat mit zweiteiligem Flüssigkeitsraum
und den jedem von dessen beiden Abteilungen zugeordneten Brüdenkörper im Aufriß,
während die Fig. 2 und 4 die Vorrichtung im Grundriß veranschaulichen; Fig. 5 zeigt
einen Ausschnitt aus dem Schaltungsschema für eine Dreistufenanlage.
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Der aus dem Mantel a und den beiden Rohrböden b gebildete, von Siederohren
c durchzogene und mit einem Dampfanschluß d versehene Heizkörper a bis c ist in
seinem oberen und unteren Flüssigkeitsraum durch je eine Scheidewand e in zwei voneinander
unabhängige Flüssigkeitsräume g1 bzw. g2 geteilt. Mit dem einen, gt, steht über
den Stutzen ht der Brüdenkörper fl, mit dem anderen, g2, über den Stutzen h2 der
Brüdenkörper f2 in Verbindung. In die Stutzen hl bzw. h2 werden zweckmäßig als Leitbleche
für das austretende Brüdenflüssigkeibsgemisch dienende verstellbare Klappen h' bzw.
h" eingebaut, um die flüssigkeitsabscheidende Wirkung durch Steige rung der Fliehkraft
erhöhen zu können.
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An seinem tiefsten Punkt ist jeder Brüdenkörper fl bzw. 2 mit einem
Überlaufgefäß i bzw. k versehen. Aus diesem führt eine Rücklaufleitung o bzw. p
nach der unteren Flüssigkeitsabteilung g1 bzw. g2 des Heizkörpers a bis c. Die Zufuhr
der einzuengenden Flüssigkeit erfolgt über die Stutzen qt bzw. q2, die Entnahme
der eingedampften Flüssigkeit über die Stutzen 11 bzw. 12.
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An Hand der Fig. 5 mögen die Betriebsverhältnisse einer Mehrstufeneindampfanlage
skizziert werden. Während des normalen Eindampfbetriebes gelangt die einzudampfende
Lösung über die Leitung r und das Ventil l zunächst in die Abteilung IIa und darauf
über die Ventile 3 und 7 in die Abteilung IIb der Verdampferstufe II. Diese entspricht
in ihrer Anordnung dem in Fig. I bis 4 dargestellten Eindampfapparat mit zweiteiligem
Flüssigkeitsraum g3 und g2. Die den Flüssigkeitsraum IIb verlassende Lösung gelangt
über die Ventile 9 und I3 in die erste Abteilung lila der dritten
Eindampfstufe
usf. Die fertig eingedampfteLösung wird mit Hilfe der Pumpe x über das Ventil 21
aus der Flüssigkeitsabteilung IIIb der Druckstufe III der Eindampfanlage entnommen
und über die Leitung s nach außen gefördert. Das Brüdenkondensat fließt in üblicher
Weise von einer Verdampferstufe, beispielsweise II, nach der nächsten, III, über
die mit einem Überdruckventil 1' ausgestattete Leitung t nach außen ab. Die Eindampfanlage
ist außerdem noch mit einer Abwasserleitung v (für Brüdenkondensat plus gelösten
Inkrustierungen) samt Entnahmepumpe y ausgerüstet, an welche die Flüssigkeitsabteilungen
der Verdampfer II und III über Ventile 4, I0, I6 und 22 angeschlossen sind.
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Soll nun beispielsweise die Flüssigkeitsabteilung 11b der Eindampfstufe
II durch Auskochen gereinigt werden, so geht die einzudampfende Lösung nach vorheriger
Schließung der Ventile 7 und g aus der Leitung über die Ventile I, 3, II, 13, I5,
I9 und 21, die Pumpe x und die Leitung s durch die Eindampfanlage. Die Drosselklappe
I2 der zu reinigenden Flüssigkeitsabteilung 11b der EindampfstufeII ist bis auf
einen kleinen Spalt geschlossen. Mittels der Pumpe wird der Verdampferabteiilung
IIb über die Leitung t und das Ventil 8 Brüdenkondensat zugeführt. Dasselbe übt
auf die Heizfiächeninkrustation eine lösende Wirkung aus und verläßt die Verdampferabteilung
IIo über das Ventil Io und die Pumpe y in noch nicht ganz gesättigtem Zustande.
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In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, das nach Fig. 5 aus
der Verdampferanlage mittels der Pumpe w entnommene Brüdenkondensat in einen Speicher
aufzuspeichern, um es sodann zu gegebener Zeit mittels einer in Fig. 5 nicht gezeichneten
weiteren Pumpe der entsprechend dimensionierten Rohrleitung t und über diese der
zu reinigenden Verdampferabteilung, z. B. der Abteilung 11t, über das Ventixlk 8-
zuzuführen. Aulf diese Weise kann ein Mehrfaches der aus der Verdampferstation selbst
kommenden, an sich bereits beträchtlichen Kondensatmenge während des Reinigungsvorganges
der betreffenden Verdampferabteilung zugeführt werden.
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Der Aufbau des zur Ausführung des Verfahrens erforderlichen Eindampfapparates
kann verschiedener Art sein. Fig. I und 2 zeigen den flüssigkeitsseitig unterteilten
Heizkörper a bis c mit Dampfein,gt d und zwei Brüdenkörpern tt und 2.
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Diese Anordnung ist für große Leistungen deshalb zweckmäßig, weil
sowohl die über die Rücklaufleitungen o und p umlaufende Lösung als vor allem auch
das über die Stutzen h, und h2 ausströmende Brüdenflüssigkeitsgemisch nur die Hälfte
der im Heizkörper a bis c untergebrachten Zahl von Siederohrreihen c zu überqueren
hat.
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Bei kleineren Verdampfleistungen ist im allgemeinen eine sinngemäße
Abwandlung der in der österreichischen Patentschrift I63 439 beschriebenen Anordnung
herstellungsgemäß billiger. Sie ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt, und die Änderung
gegenüber dem Verdampfer gemäß österreichischer Patentschrift 163439 besteht darin,
daß die den einen vom anderen Brüdenraum scheidende Wand deri Brüdenkörper in zwei
druckmäßig voneinander getrennte Ringräume zerlegt.
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In die Stutzen hl und h2 werden auch hier zweckmäßig einstellbare
Leitbleche h' und 4" eingebaut, um die aus den Verdampfräumen g1 und g2 kommenden
beiden Brüdenflüssigkeitsströnze gegen den Mantel der Brüdenkörper fl bzw. 2 lenken
zu können.