DE3223739A1

DE3223739A1 - Verfahren und vorrichtung zum eindampfen einer im wesentlichen waessrigen fluessigkeit

Info

Publication number: DE3223739A1
Application number: DE19823223739
Authority: DE
Inventors: Hans 2050 Hamburg Meyer; Gottfried 2056 Glinde Thieme
Original assignee: Stal Astra GmbH
Current assignee: ABB Stal Astra GmbH
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1983-12-29
Also published as: DE3223739C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen
einer im wesentlichen wässrigen Flüssigkeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eindampfen einer im wesentlichen wässrigen flüssigkeit, bei welchen man aus den 3brüden zurückgewonnene Energie zum Erwärmen der einzudampenden Flüssigkeit ausnutzt.
Bei dem aus der DE-OS 29 31 854 bekannten Verfahren dieser Art werden die vorher komprimierten Brüden unter direkter Abgabe eines Teils der Kondensationswärme an die einzudampfende Flüssigkeit niedergeschlagen. Das Verfahren ist wegen der notwendigen Verdichtung der meist verunreinigten Brüden stbranfällig und gestattet nur eine unvollkommene Rückführung der zur Verdampfung aufgebrachten Wärme in den Verdampfungsovorgang. Die Kondensationswärme fällt zum Teil auf zu niedriger Temperatur an und kann dann nur für Nabenzwecke wie Reinigung oder Raumbeheizung verwendet werden. Der zur Kompression der Brüden notwendige Aufwand gestaltet solche Verfahren unwirtschaftlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Art zu schaffen, die ohne mechanische Brüdenverdichtung eine möglichst weitgehende Wärmerückführung in den Eindampfvorgang gestatten.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Art erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angsgebenen Merkmale auf. Vort~ilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform einet Vorrichtung zum Eindampfen von Brauwürze anhand der beigefügten Zeichnung erlä;utert.
Die dargestellte Vorrichtung besitzt einen Ausdampfbehälter 2, der über eine Brüdenleitung 11 mit einem Brüdenkondensator 3 verbunden ist. Im Betrieb wird die Würze vom Ausdampfbehälter 2 durch eine mit einer Förderpumpe 7 versehene Zuleitung 12 über eine Heizvorrichtung 1 und eine mit einem Entspannungsventil 10 versehene Rückleitung 13 im Kreislauf geführt und dabei im Bereich der Heizvorrichtung 1 auf einen der gewünschten uberhitzungstemperatur entsprechenden Druck gehalten. Die von etwa 1000 C durch den Wärmetausch auf etwa 1080 C überhitzte Kürze gelangt über die Rückleitung 13 und das Entspannungsventil 10 zurück zum Ausdampfbehglter 2, wo sie unter Entspannnung ausdampft. Die durch den Druckunterschied und das thermische Gefälle vom Ausdampfbehälter 2 über die Brüdenleitung'11 zum Brüdenkondensator 3 strömenden Brüden werden darin durch Wärmetausch mit einem flüssigen Kältemittel kondensiert. Die freiwerdende Kondensationswärme wir#Yosl#m den Brüdenkondensator 3 mit einer Temperatur von etwa 900 C durchströmenden und dabei verdampfenden Kältemittel aufgenommen. Als Kältemittel wird in diesem Fall 1-Chlordifluor-2-chlordifluorethan (Frigen R 113) mit einem Siedepunkt bei 3,45 bar von 900 C und einem Siedepunkt bei 6,15 bar von 1150 C verwendet. Die verbleibenden dampfförmigen Brüden und das Kondensat gelangen über eine Brüdenleitung lla zu einem weiteren Brüdenkondensator 4, wo die Restbrüden kondensieren. Das Kondensat verläßt den Brüdenkondensator 4 mit etwa 950 C bis 980 C und wird bevorzugt zum Vorwärmen von Würze verwendet.
Das im Brüdenkondensator 3 verdampfte Kältemittel R 113 gelangt über einen Abscheider 3a und eine Kältemitteldampfleitung 14 zu einem Kältemittel-Wärmetauscher 6, in dem es durch Wärmetausch mit von der Heizvorrichtung 1 kommendem flüssigem Kältemittel auf etwa 950 C erwärmt wird. Der derart vorgewärmte Kältemitteldampf wird durch eine von einem Motor M angetriebene Kompressorvorrichtung 8 auf etwa 6 bar verdichtet und mit der dabei angestiegenen Temperatur von etwa 1190 C über eine Kältemitteldampfleitung 14a zur Heizvorrichtung 1 gefördert. Die Kompressorleistung an der Welle beträgt etwa 200 kW.
In der Heizvorrichtung 1 wird der auf etwa 6 bar verdichtete, ungefähr 1190 C heiße Kältemitteldampf durch Wärmetausch mit der im Kreislauf geführten Würde auf 1150 C gekühlt und verflüssigt.
Das in der Heizvorrichtung 1 kondensierte Kältemittel wird mit einer Temperatur von etwa 1150 C und einem Druck von etwa 6 bar über eine Kältemittelrückleitung 15 dem Kältemittel-Wärmetauscher 6 zugeführt, dort auf etwa 1110 G abgekühlt, dann über ein Entspannungsventil 9 auf etwa 3,5 bar entspannt und mit einer Temperatur von etwa 900 C wieder in den Brüdenkondensator 3 eingeführt.
Das Entspannungsventil 9 kann zweckmäßig so ausgelegt sein, daß es den Zutritt von entspanntem Kältemittel in den BrUdenkondensator 3 nach Maßgabe der Menge des dort vorhandenen flüssigen Kältemittels regelt.
Bei der dargestellten, mit etwa 3,206 Kg Kältemittel beschickten Vorrichtung werden für eine Ausdampf menge von etwa 3.100 Kg/h Brüden pro Stunde etwa 57.000 Kg Kältemittel kondensiert. Die zum Verdampfen ~der genannten Menge Wasser benötigte Energie von etwa 1.950 kW/h wird bis auf die 200 kW an der Verdichterwelle aus zurückgewonnener Brüdenkondensationswärme aufgebracht.
Je nach Art der einzudampfenddn Flüssigkeit und den Eindampfbedingungen können auch andere Kältemittel verwendet werden, die geeignete Siedepunkte bei entsprechenden Drucken aufweisen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Eindampfen einer im wesentlichen wässrigen Flüssigkeit, bei welchem man aus den Brüden zurückgewonnene Energie zum Erwärmen der einzudampfenden Flüssigkeit ausnutzt, dadurch gekennzeichnet, daß man a) die Brüden durch Wärmetausch an einem dabei verdampfenden Kältemittel weitgehend verflüssigt, b) .den.Kältemitteldampf durch Verdichten auf eine hinreichend über der Eindampftemperatur liegende Te#mperatur erwärmt, c) den verdichteten heißen Kältemitteldampf durch Wärmetausch mit der einzudampfenden Flüssigkeit kondensiert und d) das verflüssigte Kältemittel entspannt und zum Wärmetausch mit den Brüden zurückführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß man den Kältemitteldampf vor dem Verdichten durch Wärmetausch mit dem noch nicht entspannten, flüssigen Kältemittel weiter erwärmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet) daß man den verdichteten, heißen Kältemitteldampf durch Wärmetausch mit einem aus der einzudampfenden Flüssigkeit abgezweigten, nachfolgend in diese zurückgeführten Flüssigkeitsstrom kondensiert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kältemittel eine hinreichend temperaturbeständige, bei Normaldruck unterhalb von 600 C siedende Flüssigkeit verwendet und die Ärbeitsdrücke des Kältemittels in der Heizvorrichtung bzw. im Brüaenkonaenaator so einstellt, daß dabei dessen Siedepunkt in der Heizvorrichtung 5 bis 30 und vorzugsweise 10 bis 20% über der Siedetemperatur der einzudampfenden Flüssigkeit und dessen Siedepunkt im Brüdenverdampfer 5 bis 20% und vorzugsweise 10 bis 15% unter der Siedetemperatur der einzudampfenden Flüssigkeit liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem man das Eindampfen bei einem im wesentlichen dem äußeren Luftdruck entsprechenden Druck vornimmt, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kältemittel l-Chlordifluoo2-dichlorfluorethan, l-Chlordtluor-2 chlordifluorethan oder Trichlorfluormethan verwendet.
6. Vorrichtung zum Eindampfen von im wesentlichen wässrigen Flüssigkeiten, mit einem die #nzudampfende Flüssigkeit aufnehmenden Ausaampfbehälter, Vorrichtungen zum Erhitzen der einzudampfenden Flüssigkeit, sowie Vorrichtungen zum Kondensieren der beim Eindampfen gebildeten Brüden, gekennzeichnet durch: a) mindestens einen im Betriebszustand von einem flüssigen Kältemittel beaufschlagten Brttdenkondensator 5 (3), b) mindesteas eine saugseitig mit dem Brüdenkondensator (3) verbundene Kompressorvorrichtung (8) zum Verdichten ies aus dem Brüdenkondensator (3) abströmenden Kältemitteldampfes, 10 c) mindestens eine mit der Druckseite der Kompressorvorrichtung (8) verbundene , im Betrieb vom verdichteten heißen Kältemitteldampf beaufschlagte Heizvorrichtung (1) zum Erwärmen der einzudampfenden Flüssigkeit durch Wärmetausch mit dem dabei kon-15 densierenden Kältemittel und d) eine vcn der Heizvorrichtung (1) zum Brüdenkondensator (3) führende , mit einem Entspannungsventil (9) versehene Kältemittel-Rückleitung (19 für das Kältmittel.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom Brüdenkond#nsator (3) zur Kompressorvorrichtung (8) führenden Kältemitteldampfleitung (1 ein im Betrieb von dem in der Kältemittel-RUckleitung (15) zua Entspannungsventil (9) strömenden flüssigen Kältemittel beaufschlagter Kältemittel-Wärmetauscher (6) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressorvorrichtung (8) als Turbokompressor ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welcher der #usdampfbehälter über eine Kreislaufleitung mit einer durch ein Heizmedium beaufschlagten Heizvorrichtung verbunden ist, dadurch gkennzeichnet, daß in der von Iusdampfbehältor (2) zur Heizvorrichtung (1) führenden Zuleitung (12) eine F#rderpumpe (7) und in der von der Heizvorrichtung zurück zum #usdampfbehälter (2) verlaufenden Rückleitung (13) ein Entspannungsventil (10) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß des Brüdenkondensator (3) ein Abscheider (3a) für den Kältemitteldampf nachgeschaltet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichn#t, daß der als Wärmetauscher ausgebildeten Heizvorrichtttng (1) ein Kältemittel-Sainler (5) nachgeschaltet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet', daß dem rom Kältemittel beaufschlagten Brüd@nkondensator (3) ein weiterer Brüdenkondensator (4) nachgeschaltet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressorvorrichtung (8) und das Entspannungsventil (9) so ausgelegt sind, daß im Betrieb die Siedepunkte des Kältemittels unter dem Arbeitsdruck in der Heizvorrichtung (1) bzw. im Brüdenkondensator (3) etwa 5 bis 20% über bzw. unter der Siedetemperatur der einzudampfenden Flüssigkeit unter deren Arbeitsdruck liegen.