DE2016908A1

DE2016908A1 - Mehrstufen Entspannungsverdampfer

Info

Publication number: DE2016908A1
Application number: DE19702016908
Authority: DE
Inventors: Hermann 4200 Oberhausen Rumphorst
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Priority date: 1970-04-09
Filing date: 1970-04-09
Publication date: 1971-10-21
Also published as: YU33486B; FR2089292A5; YU47171A

Description

6. April 1970 ipat/1578/Y/Pr

Mehrstufen-Entspannungsverdampfer

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Mehrstufen-Entspannungsverdampfer, "bestehend aus einem länglichen Gehäuse mit senkrecht zur Längsachse des Gehäuses liegenden, die einzelnen Stufen begrenzenden Trennwänden, wobei im oberen Bereich einer jeden Stufe von der Rohlauge durchflossene Kondensatorrohre und im unteren Bereich von der verdampfenden Lauge überflossene Wehre vorgesehen sind. Entspannungsverdampfer dieser Art dienen insbesondere der Erzeugung von Süßwasser aus Meerwasser, um den aufgrund der fortschreitenden Zivilisation und der Bevölkerungsexplosion laufend zunehmenden Bedarf an Süßwasser decken zu können.

Die Rohlauge (z. B. Meerwasser) durchfließt nacheinander die Kondensatorrohre in den einzelnen Stufen, in denen jeweils gegenüber der vorhergehenden Stufe eine etwas höhere Temperatur herrscht. Danach wird die aufgewärmte Rohlauge durch eine äußere Wärmequelle hoch weiter aufgeheizt und in umgekehrter Richtung (fallender Druck und fallende Temperatur) durch die unteren Bereiche der einzelnen Stufen geleitet. Die dabei in den einzelnen Stufen entstehenden Süßwasserdämpfe (Brüden) schlagen sich an den Kondensatorrohren nieder. Das so erzeugte Destillat tropft in unter den Kondensatoren befindliche Schalen und wird von dort aus der Stufe mit dem niedrigeren Druck zugeleitet und schließlich in einen gemeinsamen Destillattank abgepumpt. Bei vorbekannten Entspannungsverdampferanlagen liegen die den Kondensator bildenden Rohrbündel entweder senkrecht zur Längsachse des Gehäuses (DAS 1 258 559; short tube design) oder - um kostspielige Durchführungen und Druckverluste verursachende Umlenkungen der Bündel durch beide Seitenwände der einzelnen Stufen zu vermeiden - parallel zur Längsachse des Gehäuses (long tube design). Das jeweils in den einzelnen Stufen liegende Wehr ist bei beiden

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Ausführungsformen senkrecht zur Längsachse des Gehäuses angeordnet, so daß die Länge der einzelnen Wehre der Breite des Gehäuses entspricht. Der wesentliche Nachteil, der diesen vorbekanntsn Entspannungsverdampfern anhaftet, "besteht darin, daß die Anlagekosten im Vergleich zur Leistung sehr hoch sind, so daß sich hohe Wasserpreise ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Mehrstufen-Entspannungsverdampfern, bestehend aus einem länglichen Gehäuse mit senkrecht zur Längsachse des Gehäuses liegenden, die einzelnen Stufen begrenzenden Trennwänden, wobei im oberen Bereich einer jeden Stufe von der Rohlauge durchflossene Kondensatorrohre und im unteren Bereich von der verdampfenden Lauge überflossene Wehre vorgesehen sind, das Verhältnis von Leistung zu Anlagekosten zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Entspannungsverdampfer der beschriebenen Gattung mindestens zwei Wehre in jeder Stufe vorgesehen sind. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein erfindungsgemäß ausgebildeter Entspannungsverdampfer einer bestinuaten Größenordnung eine Leistung erbringt, die bisher nur von wesentlich größeren und deshalb kostspieligeren Entspannungsverdampfern erbracht werden konnte.

Für die Leistung eines Entspannungsverdampfers ist der als spezifische Laugenbelastung bezeichnete Kennwert maßgebend, der als Quotient aus der-stündlich durch die Anlage fließenden Laugenmenge (in Tonnen) und der gesamten Länge der Wehre (in Metern) definiert ist. Die maximale Leistung eines Entspannungsverdampfers liegt bei einer bestimmten spezifischen Laugenbelastung, d. h. die Leistung hat ihr Maximum bei einer bestimmten Schichthöhe der Lauge beim Überlauf über die Wehre. Die Verlängerung der Wehre in der erfindungsgemäßen Weise ermöglicht also eine Erhöhung der in der Zeiteinheit durch die Anlage fließenden

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Laugenmenge, ohne die spezifische Laugenbelastung bzw. die Schichthöhe der Lauge beim Überfließen der Wehre über" den Wert hinaus, bei dem der Verdampfer seine maximale Leistung hat, vergrößern zu müssen. Damit ist eine erhebliche Leistungssteigerung verbunden, so daß bei etwa gleichbleibenden Anlagekosten wesentlich mehr Süßwasser poduziert werden kann.

Bei Entspannungsverdampfern mit senkrecht zur Längsachse des Gehäuses angeordneten Kondensatorrohren kann es vorteilhaft sein, in jeder Stufe zwei ebenfalls senkrecht zur Längsachse des Gehäuses liegende Wehre vorzusehen, wodurch eine wesentliche Vergrößerung der Wehrlänge erreicht wird.

Bei Entspannungsverdampfern mit parallel zur Längsachse des Gehäuses liegenden Kondensatorrohren, bei denen die einzelnen Stufen relativ schmal ausgebildet sind, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, mindestens ein Wehr parallel zur Längsachse des Gehäuses anzuordnen. Auch dadurch wird eine Vergrößerung der Wehrlänge erzielt, die die bereits beschriebenen Vorteile mit sich bringt.

Der Durchmesser der den Kondensator bildenden Rohrstücke wurde bisher aus fertigungstechnischen Gründen in allen Stufen gleich groß gewählt. Bei Entspannungsverdampfern, die aus verfahrenstechnischen und aus Kostengründen mit kombiniertem Durchlaufbe- , trieb des Kühlwassers und ümwälzbetrieb der Lauge arbeiten, sind jedoch häufig im Durchlaufteil andere Kondensationsflächen erforderlich als im Umwälzteil. Trotzdem hat man in allen Stufen die gleichen Kondensatorrohrbündel, also die gleiche Kondensationsfläche vorgesehen und die daraus resultierenden Überdimensionierungen der Kondensationsflächen in einigen Stufen. in Kauf genommen. Im Rahmen der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, daß in den Stuien, in denen kleinere Kondensati ons flächen als in den übrigen Stufen erforderlich sind, Kondensatorrohre mit größeren Durchmessern als in den übrigen Stufen vorgesehen sind. :■■■■■■.■■.-. _ 4 -

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Auch diese Maßnahme bewirkt eine wesentliche Kostensenkung der Entspannungsverdampferanlagen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten sollen an Hand von in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten EntspannungsVerdampfers mit senkrecht zur Längsachse des Gehäuses liegenden Kondensatorrohren,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Entspannungsverdampfer nach Fig. 1,

Figo 3 eine Draufsicht auf einen Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten EntspannungsVerdampfers mit parallel zur Längsachse des Gehäuses liegenden Kondensatorrohren,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Entspannungsverdampfer nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Teil eines Entspannungsverdampfers wie in Fig. 3 mit abgewandelter Anordnung der V/ehre und

Fig. 6 einen Querschnitt durch den Entspannungsverdampfer nach Fig. 5.

Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Teil des Entspannungsverdampfers 1 sind innerhalb des Gehäuses 2 senkrecht zur Längsachse 3 des Gehäuses 2 die Trennwände 4 angeordnet, die das Gehäuse 2 in einzelne Stufen 5a bis 5e unterteilen. Im oberen Bereich der Stufen 5a bis 5e sind jeweils ein senkrecht zur Längsachse 3 des Gehäuses 2 liegendes Kondensatorrohrbündel 6 und ein Feuchtigkeitsabscheider 7 angeordnet. Um eine genügend große Kondensatorfläche unterbringen zu können, sind die Stufen 5a bis 5e relativ breit und nicht sehr tief ausgebildet. Die

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Verbindung dar Kondensatorrohrbündel 6 untereinander erfolgt über außerhalb des Gehäuses 2 liegende Sammler 8 und leitungen

Im unteren Bereich der einzelnen Stufen 5a bis 5e sind jeweils zwei senkreoht zur Längsachse 3 des Gehäuses 2 liegende Wehre und 11 vorgesehen. Zusammen mit einem oberhalb der Wehre angeordneten Prallblech 12 bilden die Wehre 10 und 11 einen Tunnel, dessen innerer Teil mit der vorhergehenden Stufe in Verbindung steht= Diese Verbindung wird entweder durch außerhalb des Gehäuses 2 geführte Rohrleitungen 13 (siehe Verbindung der Stufen 5a und _5b) oder duroh innerhalb des Gehäuses liegende Rohrleitungen H (siehe z. B. die Verbindung der Stufen 5b und 5c) gebildet. Die Wehre 10 und 11 werden also in Richtung der Pfeile 15 von der Rohlauge Überflossen. Zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse sind außerdem noch die Leitbleche 16 vorgesehen. Durch den Einbau von Drosselvorrichtungen 13a in die Rohrleitungen 13 können von außen zu betätigende Regelvorgänge (wie Wasserstandsregelung in der Stufe oder Umführung einer Entspannüngsstufe) ermöglicht werden.

Bei den in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen liegen die Kondensatorrohre 6 jeweils parallel zur Längsachse 3 des Gehäuses 2. Zur Unterbringung des in den einzelnen Stufen 5a bis 5e liegenden Kondensatorrohrbündelabschnittes sind die Stufen den Erfordernissen entsprechend relativ lang, jedoch nicht sehr breit ausgebildet. Um in diesen Stufen die erforderlich große Wehrlänge zu realisieren, sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 die Wehre 17 parallel zvlt Längsachse 3 des Gehäuses 2 angeordnet. Die Wehre 17 bilden jeweils mit dem Prallblech 18 und der Seitenwand des Gehäuses 2 einen Tunnel mit einseitiger oberer Schlitzöffnung. Die Wehre sind jeweils versetzt in den Stufen angeordnet, damit die Verbindung des Inneren des Tunnels mit der vorhergehenden Stufe in einfaoher Weise über eine bodennahe, nicht dargestellte Öffnung in der Trennwand 4 erfolgen kann.

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Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6 ist ein parallel zur Längsachse 3 des Gehäuses 2 liegender Tunnel zentral angeordnet. Dieser Tunnel wird gebildet von den beiden Wehren 19 und 20 sowie von dem Prallblech 21. Dadurch wird eine erhebliche Vergrößerung der Wehrlängen erzielt. Bei dieser Anordnung sind ebenfalls zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse die Leitbleche 16 vorgesehen. Außerdem kann auch hierbei zwecks verbesserter Stufenregelfähigkeit zwischen den Entspannungsstufen eine außerhalb angeordnete Rohrleitung wie beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 vorgesehen sein·

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1. Mehrstufen-Entspannungsverdampfer, bestehend aus einem länglichen Gehäuse mit senkrecht zur Längsachse des Gehäuses liegenden, die einzelnen Stufen begrenzenden Trennwänden, wobei im oberen Bereich einer jeden Stufe von der Rohlauge durchflossene Kondensatorrohre und im unteren Bereich von der verdampfenden Lauge überflossene Wehre vorgesehen sind, dadurch gekennzei chnet , daß mindestens zwei Wehre (10, 11; 19, 20) in jeder Stufe (5a bis 5e) vorgesehen sind.

2. Entspannungsverdampfer nach Anspruch 1 mit senkrecht zur Längsachse des Gehäuses angeordneten Kondensatorrohren, dadurch gekennzeichnet , daß in jeder Stufe (5a bis 5e) zwei ebenfalls senkrecht zur Längsachse (3) des Gehäuses (2) liegende Wehre (10, 11) angeordnet sind.

3. Entspannungsverdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Wehre (10, 11) gemeinsam mit einem oberhalb der Wehre^ (10, 11) angeordneten Prallblech (12) einen Tunnel bilden·

4. Entspannungsverdampfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Innere des Tunnels mit der vorhergehenden Stufe über außerhalb des Gehäuses (2) des Entspannungs Verdampfers (1) geführte Rohrleitungen (13) verbunden ist.

5. Entspannungsverdampfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß durch den Einbau von Drosselvorrichtungen (13a) in die Rohrleitungen (13) von außen zu betätigende Regelvorgänge (wie Wasserstandsregelung in der Stufe oder Umführung einer Entspannungsstufe) ermöglicht werden.

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6. Mehrstufen-Entspannungsverdampfer, bestehend aus einem länglichen Gehäuse mit senkrecht zur Längsachse des Gehäuses liegenden, die einzelnen Stufen "begrenzenden Trennwänden, wobei im oberen Bereich einer jeden Stufe von der Rohlauge durchflossene Kondensatorrohre und im unteren Bereich von der verdampfenden Lauge überflossene Wehre vorgesehen sind, mit parallel zur Längsachse des Gehäuses liegenden Kondensatorrohren, dadurch gekennzeichnet , daß in jeder Stufe (5a Tals 5e) mindestens ein ebenfalls parallel zur Längsachse (3) des Gehäuses (2) liegendes Wehr (17) vorgesehen ist.

7· Entspannungsverdampfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Wehre (17) in den einzelnen, aufeinanderfolgenden Stufen (5a bis 5e) versetzt ange ο rdne t s ind.

8. Entspannungsverdampfer nach Anspruch 6, gekennzei chnet durch zwei zentral angeordnete Wehre (19, 20).

9« Entspannungsverdampfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Wehre (19, 20) gemeinsam mit einem Prallblech (21) einen Tunnel bilden.

10. Entspannungsverdampfer nach den Ansprüchen 4 oder 5 und 8, dadurch gekennzeichnet , daß zwecks verbesserter Stufenregelfähigkeit zwischen den Entspannungsstufen (5) eine außerhalb angeordnete Rohrleitung (13) vorgesehen ist.

11. Entspannungsverdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb der einzelnen Stufen (5a bis 5e) Leitbleche (16) vorgesehen sind.

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12; Ent spannungs verdampf er mach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kondensatoren (6) in den einzelnen Stufen (5a bis 5e) aus Eohren gebildet werden, die je nach der in einer bestimmten Stufe erforderlichen KoM ens ati onsf lache verschiedene Durchmesser aufweisen.

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