DE1551575C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verdampfung und Überhitzung von verflüssigtem Erdgas, wobei das Erdgas durch Verdampferrohrschlangen strömt, die innerhalb eines mit Wasser gefüllten Druckbehälters angeordnet sind.

Erdgas wird in verschiedenen Industriezweigen als Brennstoff benötigt. Es hat sich hierbei als zweckmäßig erwiesen, unter bestimmten Verhältnissen eine Verflüssigung des Erdgases zur Lagerung und Speicherung vorzunehmen, ehe es in entsprechenden Feuerungseinrichtungen seinem Verwendungszweck als Heizmittel und Wärmeträger zugeführt wird. Dies bedingt jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand um das verflüssigte Erdgas von beispielsweise — 160°C wieder auf den normalen gasförmigen Aggregatzustand zurückzuführen. Hierbei ist die Verdampfung und anschließende Überhitzung erforderlich.

Zur Durchführung dieses Vorganges sind bereits verschiedene Einrichtungen vorgeschlagen worden, von denen die einfachste aus Wasserbecken besteht, in denen Erdgas-Verdampferschlangen angeordnet sind, wobei eine Beheizung durch Tauchbrenner erfolgt. Die aufsteigenden Gasblasen verwirbeln das Wasser und erhöhen so den Wärmeübergang vom Wasser an das Verdampfersystem. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht jedoch darin, daß mit dem Verbrennungsgas eine große Brüdenmenge aus dem offenen Becken ausgetragen wird, die kontinuierlich nachgespeist werden muß. Außerdem wird durch die gelösten Verbrennungsgase das Wasser in seinem pH-Wert verändert, was zu Korrosionen an den Verdampferschlangen führen kann.

Es sind ferner direkt befeuerte Verdampferbündel bekannt, wobei jedoch darauf geachtet werden muß, daß die Temperaturdifferenz in der Rohrwand der Verdampferschlangen nicht zu groß wird. Bei der großen Temperaturdifferenz zwischen den beheizenden Verbrennungsgasen und dem flüssigen Erdgas ist es erforderlich, den Wärmedurchgang durch entsprechende Isolierschichten zu hemmen, was eine Vergrößerung der erforderlichen Übergangsfläche zur Folge hat.

Schließlich ist es bekannt, Verdampferbündel anzuordnen, die mit kondensierendem Wasserdampf eines getrennt angeordneten Dampferzeugers beheizt werden. Bei einer derartigen Anordnung besteht jedoch die Gefahr, daß das aus dem Verdampfer abfließende Kondensat so weit unterkühlt wird, daß sich um die Rohre eine Eisschicht bildet. Diese Eisschicht verschlechtert den Wärmeübergang und kann dazu führen, daß der Wärmeaustauscher völlig vereist.

ίο Diese Nachteile werden vermieden, wenn die das verflüssigte Erdgas führenden Rohre in einem nicht offenen, mit Wasser gefüllten Druckbehälter angeordnet sind. Eine derartige Einrichtung ist aus der FR-PS 11 86 931 bekannt. Die Wärme wird hierbei dem Wasser und damit indirekt dem Erdgas durch einen unterhalb des Behälters angeordneten Brenner zugeführt. Innerhalb der Rohrschlangen wird das verflüssigte Erdgas sowohl verdampft als auch auf die für die Weiterverwendung erforderliche Temperatur überhitzt. Der Wärmeübergang von dem erhitzten Wasser auf das zu verdampfende und zu überhitzende Erdgas ist bei der gewählten Anordnung ungünstig, so daß der Wärmeaufwand, insbesondere wenn noch die Feuerung außerhalb des Druckbehälters vorgesehen ist, verhältnismäßig hoch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Verdampfen und Erhitzen von verflüssigtem Erdgas derart weiter zu entwickeln, daß sie sich unterschiedlichen Belastungen anpassen kann und daß die zugeführte Wärme besser ausgenutzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Druckbehälter ein Rauchrohrdampferzeuger verwendet ist und daß auf diesem ein als Kondensator wirkender Behälter mit einem weiteren Rohrsystem zur Überhitzung des Erdgases angeordnet ist. Bei dieser Einrichtung kann von bekannten Rauchrohrdampferzeugern Gebrauch gemacht werden, in denen aber noch die Verdampferrohrschlangen untergebracht werden müssen. Die im Druckbehälter erzeugte Wärme wird von den Rauchrohren unmittelbar an das umgebende Wasser abgegeben.

Die durch die Beheizung im Wasserraum entstehenden Wasserdampfblasen durchströmen die Zwischenräume zwischen den Verdampferrohrschlangen und erhöhen so den wasserseitigen Wärmeübergang an den Verdampferrohrschlangen. Damit genügend Dampfblasen aus dem Wasser aufsteigen, ist der oberhalb des Druckbehälters angeordnete Kondensator vorgesehen, in welchem der Wärmeinhalt des aufsteigenden Dampfes an das in den Verdampferrohrschlangen verdampfte und nun weiter zu überhitzende Erdgas abgegeben wird. Die Wärmeübertragungsfläche des Kondensators ist so ausgelegt, daß ein großer Teil der dem Druckbehälter zugeführten Nettowärme in dem Kondensator an das Erdgas übertragen wird. Das in dem Kondensator anfallende Kondensat wird mit freiem Gefälle dem Wasserraum des Druckbehälters wieder zugeführt.

Durch die Unterteilung der Wärmeübertragungsfläehe in eine Verdampfungsfläche in Form der Verdampferrohrschlangen und in eine Heizfläche in Form des weiteren Rohrsystems im Kondensator wird sichergestellt, daß trotz der Wärmeübertragung an das Erdgas im Druckgefäß noch Dampf an den Kondensator abgegeben wird. Bei entsprechender Dimensionierung der Druckteile gestattet die erfindungsgemäße Anordnung eine Fahrweise mit gleitendem Druck. Ist beispielsweise die Wärmeübertragungsfläche für das

Erdgassystem zu klein ausgelegt, so wird überschüssige Nettowärme eine vergrößerte Dampferzeugung bewirken. Dadurch steigt der Sattdampfdruck im Druckbehälter sowie im Kondensator und damit zwangsläufig die Sattdampftemperatur. Diese erhöhte Temperatur bewirkt bei gleicher Wärmeübertragungsfläche aufgrund der vergrößerten Temperaturdifferenz zwischen Sattdampf und Rohrwand des Erdgassystems einen erhöhten Wärmeübergang. Der Druck steigt so lange, bis aufgrund der erhöhten Sattdampftemperatur die vorhandene Wärmeübertragungsfläche des Erdgassystems ausreicht, die gesamte, dem Druckbehälter zugeführte Nettowärme abzuführen.

Eine Begrenzung des Sattdampfdruckes kann dadurch erfolgen, daß auf dem Druckgefäß oder auf dem Kondensator ein Abblaseventil vorgesehen wird, das bei einem bestimmten Druck öffnet und so neben der Wärmeübertragung an das Erdgas die Dampfentnahme gestattet.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 eine Gesamtanordnung eines Druckbehälters mit Einrichtungen gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch den als Kondensator wirkenden Behälter auf dem Druckbehälter.

Der Druckbehälter 1 ist ein Rauchrohrkessel mit eingebauter Feuerung 2. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand eingespart. In dem Wasserraum des Rauchrohrkessels ist die erforderliche Anzahl an Verdampferrohrschlangen 3 für das verflüssigte Erdgas angeordnet, welches durch den Sammler 4 eintritt und nach der erforderlichen Verdampfung durch den Sammler 5 austritt Vom Eintritt bis zum Austritt nimmt das verflüssigte Erdgas aus dem durch die Feuerung 2 beheizten Wasser die erforderliche Wärme zur Verdampfung auf. Auf dem Druckbehälter 1 ist ein als Kondensator wirkender Behälter 6 angeordnet, welcher durch Dampfstutzen 7 mit dem Druckbehälter 1 verbunden ist. In dem Behälter 6 ist ein weiteres Rohrsystem 8 zur erforderlichen Überhitzung des Erdgases angeordnet Das hierfür erforderliche Heizmedium wird durch die Dampfstutzen 7 zugeführt, während ein konzentrisch innerhalb eines Dampfstutzens 7 angeordneter Gaszuführungsstutzen 9 von den Verdampferrohrschlangen 3 zu dem Rohrsystem 8 im Behälter 6 vorgesehen ist Die genauere Anordnung dieses Gaszuführungsstutzens 9 ist aus der Fig.2 zu ersehen. Das verdampfte Erdgas wird durch diesen Stutzen 9 dem Rohrsystem 8 zur Überhitzung zugeführt und tritt nach Durchströmen dieses Rohrsystems durch den Austrittsstutzen 10 als Erdgas im gasförmigen Aggregatzustand zum Verbraucher aus. Ein Kondensatstutzen 11 am Behälter 6 dient zur Rückführung des Kondensates in den Druckbehälter 1. Auf dem Behälter 6 ist ein Sicherheits- oder Abblaseventil 12 angeordnet, wodurch eine Begrenzung des Sattdampfdruckes erfolgen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Verdampfung und Überhitzung von verflüssigtem Erdgas, wobei das Erdgas durch Verdampfungsrohrschlangen strömt, die innerhalb eines mit Wasser gefüllten Druckbehälters angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckbehälter (1) ein Rauchrohrdampferzeuger verwendet ist, und daß auf diesem ein als Kondensator wirkender Behälter (6) mit einem weiteren Rohrsystem (8) zur Überhitzung des Erdgases angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch innerhalb eines den Druckbehälter (1) des Rauchrohrdampferzeugers mit dem als Kondensator wirkenden Behälter (6) verbindenen Dampfstutzens (7) ein Gaszuführungsstutzen (9) von den Verdampferrohrschlangen (3) zu dem Rohrsystem (8) im Behälter (6) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rauchrohrdampferzeuger oder auf dem Behälter (6) ein Abblaseventil (12) angeordnet ist.