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Entgaser für Speisewasser
Die Erfindung betrifft einen thermischen
Entgaser zur Entgasung von Kesselspeisewasser und Kondensaten, bestehend aus einer
Einlaufstufe, einer dieser nachgeordneten Kochstufe, in die von oben Rohrstücke
hineinragen, die die Kochstufe mit einer Entspannungsstufe verbinden, wobei der
Dampfdruck der Kochstufe das Wasser durch die Rohre in die Entspannungsstufe fördert.
Es ist bekannt, daß die Entgasung von Speisewasser entweder auf physikalischem oder
auf chemischem Wege erfolgen kann. Es werden vorwiegend physikalische, d. h. thermische
Verfahren verwendet, weil. sie gleichzeitig die Einschaltung des Entgasers in den
Wärmekreislauf in wirtschaftlicher Weise ermöglichen. Die chemische Entgasung wird
im allgemeinen nur zur Nachentgasung von Speisewasser herangezogen, um den Restgehalt
an Sauerstoff zu binden, der nach den üblichen thermischen Entgasern sich erhält
und beseitigt werden muß, wenn extrem hohe Ansprüche an die Gasfreiheit des Kesselspeisewassers
gestellt werden.
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Die grundsätzliche Einordnung der thermischen Entgaser in Unterdruck-
und Überdruckentgaser . ist bekannt. Unterdruckentgaser sind empfindlich gegen das
Eindringen von Luft, verursacht durch undichte Flanschverbindungen, Ar-
maturen
und Pumpenstopfbüchsen. Es werden daher heute Überdruckentgäser bevorzugt. Die Bauarten
dieser Entgaser zerfallen nach den ihnen hauptsächlich zugrunde liegenden Prinzipien
in Rieselentgaser, Aufkochentgaser und Entspannungsentgaser. Von diesen Bauarten
ist die des Rieselentgasers die am häufigsten anzutreffende.
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Der Rieselentgaser besteht im wesentlichen aus übereinander angeordneten
Tassen oder gelochten Blechen, über die das. zu entgasende Wasser in möglichst feiner
Verteilung verrieselt wird, während im Gegenstrom aufsteigender Heizdampf seine
Wärme dem niedergehenden Wasser mitteilt.
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Mit steigender Temperatur sinkt die Lösungsfähigkeit des Wassers sowohl
für Sauerstoff als auch für Kohlensäure; sie wird bei Siedetemperatur gleich Null.
Überdruckentgaser müssen daher, um wirksam zu sein, mit Siedetemperatur gefahren
werden. Da aber die Temperaturverhältnisse des Entgasers der Belastung entsprechend
Schwankungen unterliegen, trachtet man diesen durch Einbau von Regeleinrichtungen
entgegenzuwirken. Bei Rieselentgasern beobachtet man ferner bei Teilbelastung ungleichmäßige
Beaufschlagung und Verteilung des Wassers, wodurch u.ngenügende Entgasung begünstigt
wird. Auch im Anfahrbetrieb ist diese häufig feststellbar. Ferner müssen Rieselentgaser,
um voll wirksam zu sein, mindestens acht bis zehn Tassen enthalten; dadurch entstehen
sehr große Bauhöhen, die man durch Minderung der Tassenzahl bei gleichzeitiger Erhöhung
der Wasserzulauftemperatur zu beseitigen trachtet.
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Aufkochentgaser leiden dagegen in ihren üblichen Bauarten unter dem
Mangel einer feinen Aufteilung und Verteilung des Wassers. Infolge des Fehlens einer
zwangläufigen Führung des Dampf-Luft-Gemisches wird der Wirkungsgrad dieser Entgaserbauart
ungünstiger als bei Rieselentgasern.
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Entspannungsentgaser arbeiten mit einer plötzlichen Druckentlastung
des heißen Wassers, wobei der Druck tiefer liegt, als der zur Vorwärmetemperatur
gehörige Dampfdruck. Bei der durch die Entspannung auftretenden Dampfbildung entsteht
ein Dampf-Wasser-Gemisch, das die vorher im Wasser gelösten Gase enthält und nun
freigibt. Bei den üblichen Ausführungsformen dieser Entgaser erfolgt durch die Entspannung
eine Gefälleverminderung, welche einen thermischen Verlust mi-t sich bringt. Diese
durch die üblichen Bauarten thermischer Entgaser bedingten, unbefriedigenden Verhältnisse
zu vermeiden, gleichzeitig die den Entgasungsprozeß fördernden und bewirkenden physikalischen
Ursachen in einer einzigen Einrichtung zu maximaler Wirkung zu vereinigen, ist die
Aufgabe, die mit der vorliegenden Erfindung gelöst wird.
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Es wird vielfach angestrebt, einen Teil des bereits entgasten Wassers
dem Entgasungsvorgang wieder zuzuführen. Die Rückführung erfolgt gewöhnlich mit
Hilfe zusätzlicher Einrichtungen, z. B. durch eine Pumpe, einen Injektor, oder andere
Mittel; sie ist geeignet, den Entgasungsprozeß wirksamer zu machen, da durch die
Rückführung eines Teiles des entgasten Mediums dessen Gasgehalt verringert wird.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wurde daher grundsätzlich die Rückführung und
Umwälzung des bereits entgasten Wassers in den Vordergrund gestellt.
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Erfindungsgemäß wird das zu entgasende Speisewasser dem Entgaser
durch eine als Kaskade ausgebildete - Einlaufstufe, die lediglich als Vorwärmstufe
zu wirken hat, einer geschlossenen Kochstufe zugeführt, in deren Dampfraum sich,
hervorgerufen durch den in die Kochstufe eintretenden Heizdampf, ein geringer Überdruck
ausbildet. In die Kochstufe tauchen, den Dampfraumdurchsetzend, kurze Rohrstücke
ein, die bewirken, daß aus der Kochstufe ein DamEef-Wasser-Gemisch nach - einer
über dem Kochraum gelegenen Entspannungsstufe gehoben wird, in der eine Trennung
des Dampf-Wasser-Gemisches erfolgt. Die Brüden ziehen durch die Einlaufstufe ab,
ihre Wärme dem eintretenden Kaltwasser mitteilen Das entspannte und entgaste Wasser
läuft entweder direkt in den Speisewassersammler oder kann noch einer nachgeschalteten
Rieselstufe zugeführt werden.
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Im Rahmen dieses Erltgasungsvorganges erscheint es möglich und vorteilhaft,
wahlweise eine Umwälzung des entgasten Wassers dadurc'herbeizuführen, daß die in
die Kochstufe eintauchen-- den - Rohrstücke mit drehbaren Düsen versehen werden,
die, von außen verstellbar, eine Ruckfuhrung des zur Entspannungsstufe gehobenen,
entgasten Wassers ganz oder teilweise gestatten.
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Der Vorteil dieser Anordnung liegt nicht nur in der Vereinigung der
den Entgasungsprozeß fördernden und bewirkenden Ursachen, sondern,auch darin, daß
eine Hebung des Heißwassers zur Entspannungs stufe nur dann erfolgt, wenn es unter
Siededruck steht. Diese Vorbedingung für eine einwandfreie Entgasung, die unbedingte
Einhaltung der Siedetemperatur, wird mit einfachen Regeleinrichtungen erreicht.
Ferner ermöglicht die Umwälzung des entgasten Wassers mit Hilfe von von außen verstellbarer
Düsen die Anpassung an kleinste Teilbelastungen bzw. die Ausführung für kleinste
zu entgasende Wassermengen.
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In Abb. I und 2 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Abb. I zeigt eine Ausführung, bei der das zu entgasende Wasser in
üblicher Weise durch den Rohrstutzen I einer Einlaufstufe 2 zugeführt und über mehrere
Tassen 3 verrieselt wird. Das hierbei durch Brüden oder Abdampf vorgewärmte Wasser
wird einer Kochstufe 4 durch Rohre 5 zugeleitet, welche von der Einlaufstufe 2 niederführen.
Ferner ragen in die Kochstufe 4 von oben kürzere Rohrstücke 6, die an ihren unteren
Enden mit Löchern oder Schlitzen versehen sind und zum Teil von untereinander verschiedener
Länge sein können.
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Durch einen Rohrstutzen 7 tritt Heizdampf von 0,I bis 0,3 atü in
ein Ringstück8, dessen äußerer
Mantel 9 mit Löchern oder Schlitzen
versehen ist, so daß Heizdampf in die Kochstufe 4 einströmen kann. Entsprechend
der Eintauchtiefe der Rohre 6 in die Kochstufe 4 wird sich in dieser ein Wasserspiegel
und darüber ein Dampfraum ausbilden, dessen Druck im wesentlichen vom Heizdampfdruck
und von der Erreichung der Siedetemperatur des Heizwassers abhängt. Dieser Druck
bewirkt eine Hebung des Heißwassers'aus der Kochstufe 4 zur Entspannungsstufe IO
mittels der Rohre 6, welche an ihren oberen Enden drehbare Düsenköpfe II tragen,
die von außen mittels einfacher Hebelmechanismen 12 verstellt werden können. Die
Düsenköpfe II ermöglichen je nach ihrer Stellung entweder den Ablauf des Heißwassers
über eine zentral angeordnete Rieselstufe I3 oder den Rücklauf zur Kochstufe 4.
Durch einen unterhalb der Rieselstufe 13 vorgesehenen Stutzen 14 kann ferner zusätzlich
Abdampf eingeführt werden, der die Rieselstufe bzw. die Einlaufkaskade beheizt.
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In Abb. 2 erfolgt dile Zuführung des zu entgasenden Wassers ebenfalls
durch einen Rohrstutzen I in eine Einlaufstufe 2 mit nachgeschalteter Kaskade 3.
Zur Vorwärmung des Wassers ist ein Rohrstutzen 15 vorgesehen, der Abdampf in die
Kaskade 3 einzuleiten gestattet. Das vorgewärmte Wasser fließt in ein zentral angeordnetes
Rohr I6, das fast bis auf den Boden der nach oben geschlossenen Kochstufe 4 hinabreicht,
in die, wie in Abb. I, Rohrstücke 6 ragen, die drehbare Düsenköpfe II tragen. Die
Zuführung des Heizdampfes erfolgt durch den Rohrstutzen 17, der den Dampf in ein
düsenförmig ausgebildetes Heizsystem 18 leitet, dessen unterer Konus 19 und dessen
daran anschließender zylindrischer Teil 20 Löcher oder Schlitze besitzen, durch
die der Heizdampf in die Kochstufe 4 einströmt. Die Betätigung der Düsenköpfe II
erfolgt vom Boden der Kochstufe ß aus durch einen einzigen Hebel 21 mittels der
Achse 22, die mit dem Ring 23 fest verbunden ist, so daß die Ringstifte 24 die Düsenhebel
25 beeinflussen.
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Das entgaste Wasser läuft aus den Düsen II entweder in die Ablaufrinne
26 und von dort durch den Rohrstutzen 27 in den Speisewassersammler, oder es kann
wahlweise jede einstellbare Menge bis zur Grenze der Leistungsfähigkeit des Entgasers
wieder in die Kochstufe 4 durch die Öffnungen 28 rückgeführt werden.