EP0088226B1 - Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsringpumpe - Google Patents

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Kurt Dipl.-Ing. Mugele
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F04C19/001—General arrangements, plants, flowsheets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/005—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of dissimilar working principle

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a liquid ring pump according to the preamble of claim 1; such a method is known from the Siemens prospectus E-725/1046.
  • the liquid ring pump announces the gas and pushes it with part of the operating liquid, e.g. As oil, in the liquid separator arranged on the pressure side.
  • the compressed gas leaves the liquid separator via an overhead pressure connection, while the operating liquid flows back into the liquid ring pump.
  • the heat absorbed by the operating fluid through the compression and friction is dissipated to the cooling water by means of a heat exchanger arranged in the operating fluid circuit.
  • the cooling water from z. B. 15 ° C is warmed up to 25 ° to 30 ° C at the operating fluid temperatures normally used and is generally no longer usable for another process if the temperature is not raised to a higher level by a complex heat pump.
  • the invention has for its object to be able to significantly improve the efficiency of such a method with simple means.
  • the steam generated according to the invention from the cooling water can serve as a propellant for the radiator.
  • a gas ring compressor is used as a pre-compressor in a manner known per se, the steam can be used as the drive means of a turbomachine coupled to the compressor, e.g. B. a turbine can be used.
  • a condenser is arranged between the pre-compressor and the liquid ring pump, in which the heating water is additionally preheated via a further heat exchanger;
  • An additional preheating is provided according to an embodiment of the invention via a heat exchanger in an immission cooler downstream of the liquid separator for compressing the gas.
  • the operating liquid 5 obtained in the liquid separator 6 is returned to the liquid ring pump 4 via a pump 62 at a temperature of 120 ° C.
  • the energy for operating the steam jet 2 is essentially taken from the energy of the operating liquid 5. This is done in such a way that cooling water 8 with a temperature T 2 of z. B. 15 ° C is initially preheated to 40 ° C in the condenser 3 by means of a heat exchanger 32. From here it then passes through a heat exchanger 64 in the immission cooler 63 to a heat exchanger 61 in the separator 6.
  • the cooling water flowing through the heat exchanger 61 e.g. B. 60 ° C evaporates due to the temperature of 130 ° C of the operating liquid 5 and reaches as saturated steam 81 from the temperature T 3 ⁇ 120 ° C via line 7 as a blowing agent to the steam jet 2nd
  • the steam jet 2 is driven by an overall system which consumes about a third less energy compared to a corresponding system comprising a liquid ring pump and a pre-compressor of the previously known type.
  • a gas ring compressor can also be used as the pre-compressor, the drive machine of which is driven by the generated steam.
  • the condenser can also serve as a condenser downstream of the turbomachine.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsringpumpe gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ; ein derartiges Verfahren ist aus dem Siemens-Prospekt E-725/1046 bekannt.
  • Beim vorgenannten bekannten Verfahren sagt die Flüssigkeitsringpumpe das Gas an und schiebt es mit einem Teil der Betriebsflüssigkeit, z. B. Öl, in den druckseitig angeordneten Flüssigkeitsabscheider. Das verdichtete Gas verläßt den Flüssigkeitsabscheider über einen oben liegenden Druckstutzen, während die Betriebsflüssigkeit in die Flüssigkeitsringpumpe zurückfließt. Die von der Betriebsflüssigkeit durch die Verdichtung und Reibung aufgenommene Wärme wird mittels eines im Betriebsflüssigkeitskreislauf angeordneten Wärmetauschers an das Kühlwasser abgeführt. Das Kühlwasser von z. B. 15 °C wird bei den normalerweise verwendeten Betriebsflüssigkeitstemperaturen dabei auf 25° bis 30 °C aufgewärmt und ist im allgemeinen nicht mehr für einen weiteren Prozeß verwendbar, wenn man nicht die Temperatur durch eine aufwendige Wärmepumpe auf ein höheres Niveau bringt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines derartigen Verfahrens mit einfachen Mitteln entscheidend verbessern zu können.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnende Lehre des Anspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Auf diese Weise kann nicht nur die durch Verdichtung des Fördermediums und durch die Reibung anfallende, ansonsten ungenutzt verbleibende Wärme ohne großen Aufwand erneut nutzbar gemacht werden, sondern (bei allen « nassen Vakuumprozessen) auch der im abgesaugten Dampfanteil enthaltene Wärmeinhalt ausgenutzt werden. Zweckmäßigerweise wird der Dampf in einem Wärmetauscher im Flüssigkeitsabscheider aus dem Kühlwasser erzeugt.
  • Wird in bekannter Weise als Vorverdichter ein Strahler verwendet, so kann der erfindungsgemäß aus dem Kühlwasser erzeugte Dampf als Treibmittel des Strahlers dienen. Wird als Vorverdichter in an sich bekannter Weise ein Gasringverdichter verwendet, so kann der Dampf als Antriebsmittel einer mit dem Verdichter gekuppelten Strömungsmaschine, z. B. einer Turbine, verwendet werden.
  • Um die Pumpe nicht unnötig zu belasten, ist zwischen Vorverdichter und Flüssigkeitsringpumpe ein Kondensator angeordnet, in dem als Kühlwasser über einen weiteren Wärmetauscher zusätzlich vorgewärmt wird ; eine zusätzliche Vorwärmung ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung über einen Wärmetauscher in einem dem Flüssigkeitsabscheider zur Verdichtung des Gases nachgeschalteten Immissionskühler vorgesehen.
  • Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher erläutert :
    • Das z. B. bei 20 millibar Druck mit einer Temperatur T4 von 50 °C abzusaugende Dampfgasgemisch 1 soll in dem System auf atmosphärischen Druck verdichtet werden und als relativ sauberes Gas 9 in die Atmosphäre treten. Hierzu wird in einem Dampfstrahler 2 das Dampfgasgemisch 1 zunächst um den Faktor 1,5 vorverdichtet und gelangt dann in einen Kondensator 3, in dem so weit als möglich der Dampf kondensiert wird. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird über ein barometrisches Fallrohr 31 abgeführt. Vom Kondensator 3 aus gelangt das nicht kondensierte Gasdampfgemisch mit 50 °C in die Flüssigkeitsringpumpe 4. Diese Flüssigkeitsringpumpe 4 arbeitet zweckmäßigerweise mit Öl mit einem Siedepunkt von z. B. 500 °C als Betriebsflüssigkeit 5. Diese Betriebsflüssigkeit 5 wird durch die Verdichtungsarbeit und Reibung auf Ti - 130 °C aufgewärmt. In der Flüssigkeitsringpumpe 4 wird das Dampfgasgemisch 1 auf atmosphärischen Druck verdichtet und gelangt zusammen mit einem Teil der Betriebsflüssigkeit 5 mit einer Temperatur von T1 - 130 oe in den Flüssigkeitsabscheider 6. Hier wird die Betriebsflüssigkeit 5 vom Gas getrennt. Das so gereinigte Gas von atmosphärischem Druck wird dann noch über einen Immissionskühler 63 geführt, wodurch noch Restfeuchtigkeit ausgeschieden wird. Danach gelangt es dann als gereinigtes Gas 9 von atmosphärischem Druck in das Freie. Ebenso wäre es natürlich auch denkbar, das gereinigte Gas 9 einer weiteren Behandlungsstufe zuzuführen.
  • Die im Flüssigkeitsabscheider 6 anfallende Betriebsflüssigkeit 5 wird über eine Pumpe 62 mit der Temperatur von 120 °C in die Flüssigkeitsringspumpe 4 zurückgeführt.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen System wird die Energie zum Betrieb des Dampfstrahlers 2 im wesentlichen aus der Energie der Betriebsflüssigkeit 5 entnommen. Dies geschieht in der Weise, daß Kühlwasser 8 mit einer Temperatur T2 von z. B. 15 °C zunächst im Kondensator 3 mittels eines Wärmetauschers 32 auf 40 °C vorgewärmt wird. Von hier gelangt es dann über einen Wärmetauscher 64 im Immissionskühler 63 zu einem Wärmetauscher 61 im Abscheider 6. Das den Wärmetauscher 61 durchfließende Kühlwasser von z. B. 60 °C verdampft aufgrund der Temperatur von 130 °C der Betriebsflüssigkeit 5 und gelangt als Sattdampf 81 von der Temperatur T3 ∼ 120°C über die Leitung 7 als Treibmittel zum Dampfstrahler 2.
  • Durch diese vorstehend geschilderte Auswertung der anfallenden Verdichterverluste zum Antrieb des Dampfstrahlers 2 erhält man ein Gesamtsystem, das etwa um ein Drittel weniger Energie im Vergleich zu einem entsprechenden System aus Flüssigkeitsringpumpe und Vorverdichter bisheriger bekannter Bauart verbraucht.
  • Als Vorverdichter kann anstelle des Dampfstrahlers 2 auch ein Gasringverdichter verwendet werden, dessen Antriebsmaschine vom erzeugten Dampf angetrieben wird. In einem solchen Fall kann der Kondensator auch als ein der Strömungsmaschine nachgeschalteter Kondensator dienen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsringpumpe (4), der ein zu verdichtendes Gas-oder Gasdampfgemisch (1) über einen vorgeschalteten Vorverdichter (2) zugeführt wird, das in einem der Flüssigkeitsringpumpe (4) nachgeschalteten Flüssigkeitsabscheider (6) von der zur Flüssigkeitsringpumpe (4) rückführbaren Betriebsflüssigkeit (5) mit im Verhältnis zu Wasser hohem Siedepunkt nach Rückkühlung in einem von einem Kühlwasser (8) beschickten Wärmetauscher (61) getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebstemperatur (T1) der Betriebsflüssigkeit (5) in der Flüssigkeitsringpumpe (4) und in dem Flüssigkeitsabscheider (6) über dem Siedepunkt des Kühlwassers (8) liegt und der im Wärmetauscher (61) unter Ausnutzung der Wärme der Betriebsflüssigkeit (5) aus dem Kühlwasser (8) erzeugte Dampf (81) zur Vorverdichtung des Dampfgasgemisches (1) im Vorverdichter (2) benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf (81) aus dem Kühlwasser (8) in einem Wärmetauscher (61) im Flüssigkeitsabscheider (6) erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsflüssigkeit der Flüssigkeitsringpumpe (4) Oel mit einer Betriebstemperatur von ca. 130°C verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Strahler als Vorverdichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf (81) als Treibmittel des Strahlers (2) verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Gasringverdichter als Vorverdichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf (81) als Antriebsmittel einer mit dem Gasringverdichter gekuppelten Antriebsmaschine verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser (8) in einem dem Vorverdichter (2) nachgeschalteten Kondensator (3) über einen weiteren Wärmetauscher (32) zusätzlich vorgewärmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser (8) in einem dem Flüssigkeitsabscheider (6) zur Verdichtung des Gases nachgeschalteten Immissionskühler (63) über einen dritten Wärmetauscher (64) zusätzlich vorgewärmt wird.
EP83100879A 1982-02-11 1983-01-31 Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkeitsringpumpe Expired EP0088226B1 (de)

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