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EP0100965B1 - Magnetisierbare Abscheidevorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten - Google Patents

Magnetisierbare Abscheidevorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten Download PDF

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Publication number
EP0100965B1
EP0100965B1 EP83107408A EP83107408A EP0100965B1 EP 0100965 B1 EP0100965 B1 EP 0100965B1 EP 83107408 A EP83107408 A EP 83107408A EP 83107408 A EP83107408 A EP 83107408A EP 0100965 B1 EP0100965 B1 EP 0100965B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
balls
separating device
wire nets
pipe
wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP83107408A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0100965A3 (en
EP0100965A2 (de
Inventor
Hans-Günter Dr. Heitmann
Günter Dr. Rupp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kraftwerk Union AG
Original Assignee
Kraftwerk Union AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kraftwerk Union AG filed Critical Kraftwerk Union AG
Priority to AT83107408T priority Critical patent/ATE23119T1/de
Publication of EP0100965A2 publication Critical patent/EP0100965A2/de
Publication of EP0100965A3 publication Critical patent/EP0100965A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0100965B1 publication Critical patent/EP0100965B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
    • B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
    • B03C1/034—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit characterised by the matrix elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D11/00—Feed-water supply not provided for in other main groups
    • F22D11/006—Arrangements of feedwater cleaning with a boiler

Definitions

  • the invention relates to a magnetic separating device for cleaning liquids with a pipe carrying them, which contains balls or wire nets as magnetizable bodies and is surrounded by a coil for magnetizing the bodies.
  • the previously known separating devices either have steel balls as magnetizable bodies, as shown, for example, in DE-PS 1277488, or wire nets, as described in DE-OS 2628095, because the substances to be retained during cleaning are almost different, although the fields of application differ known separators with respect to the medium to be cleaned, namely especially feed water in steam power plants, can be the same. In practice, the known separation devices have not been used together.
  • the invention is based on the object of improving magnetic separating devices so that the maximum possible separation is achieved across all contaminants without sacrificing the robustness known and proven in operation with ball filters.
  • wire mesh separators which are to be used to separate paramagnetic suspended matter of the finest structures, can be mechanically sensitive because wire diameters of a few hundredths of a millimeter are used.
  • the separating device according to the invention differs from a “series connection” of the known separating devices in that it is simpler in construction and in that it is substantially pre-cleaned before the wire mesh filter takes effect. This prevents the wire mesh filters from becoming blocked or even destroyed by coarse particles.
  • the magnetic excitation of the ball filter requires relatively little effort because the deposition of small particles, which is dependent on the field strength, takes place in the downstream wire mesh filter, where the magnetic flux on the balls results in the desired large gradients on the thin wires. All in all, the device according to the invention, with a simple structure, offers significantly higher deposition rates and yet the same operational reliability as the proven ball filters.
  • the diameters of the wires are preferably a few hundredths to a few thousandths of the ball diameter.
  • the mesh size of the wire nets should be at least twice the wire diameter.
  • the same material, in particular feritic, e.g. chrome alloy steel can be used.
  • the wire nets can advantageously be arranged in a separately detachable insert which projects into the tube from the side facing away from the balls. This also makes it easy to replace, which may be desirable in view of special cleaning or excessive wear of the fine wire nets.
  • the insert is advantageously flanged to the lower end. Therefore, the normal flushing flow can run from bottom to top, so that the balls of the ball filter are whirled up during flushing.
  • the new separating device is particularly suitable for cleaning condensates and feed water in steam power plants. It can advantageously be arranged between the turbine condenser and the steam generator, preferably between the low-pressure preheater and the feed water tank, that is to say in the region of higher temperatures.
  • FIG. 1 shows a simplified vertical section through a separating device according to the invention.
  • Fig. 2 is a pipe diagram showing the installation of the separator in a steam power plant, not shown.
  • the separating device 1 comprises a cylindrical, vertically arranged tube 2 made of non-magnetic material, preferably austenite.
  • the pipe 2 has on its upper side a flange 3 or a welding socket, where a line, not shown, is connected for supplying the condensate to be cleaned, which enters the pipe 2 in the direction of arrow 4.
  • a flange 5 or socket enables an outlet line to be connected.
  • a step 6 is created in the flange 5 with a recess that is rectangular in cross section.
  • a cylindrical insert body 7 is fixed there, which engages with a flange 8 in the step 6 and projects up to a sieve plate 9 into the tube 2.
  • the tube 2 is filled with balls 10 made of magnetizable material, for example a chrome alloy steel, over a height H I of approximately 100 mm.
  • the balls 10 generally have a diameter of approximately 6 mm. They are poured loose, so that there is an irregular arrangement.
  • the invention can also be carried out with coordinated ball and tube dimensions in which regular layered arrangements of the balls are possible.
  • the tube 2 is over the height H, and a further area H 2 of a solenoid 11 um give, which has an iron jacket 12 for shielding the magnetic field.
  • the coil 11 is operated with direct current, so that there is a magnetic field strength of at least 1.5.105 Alm.
  • the magnetic excitation also affects the wire nets 13 stacked one above the other over the height H 2 in the interior of the insert body 7, which are arranged between perforated plates 14 of the insert body 7 tightly or at a distance from thin spacer plates.
  • the wire nets 13 have a wire diameter of, for example, 0.1 mm and a mesh size of, for example, 0.2 mm.
  • the mesh size and the wire thickness can also become smaller in the direction of the flow indicated by the arrow 4, for example by half.
  • the separating device 1 is used primarily to clean feed water from thermal power plants, for example nuclear power plants, in the bypass or main flow.
  • the feed water has a temperature of, for example, 110-170 ° C. if the separating device 1 is arranged according to the invention between the low-pressure preheaters and the feed water tank.
  • ferromagnetic impurities in particular magnetite, are deposited in the area of the balls 10.
  • coarser, non-magnetic oxides are also mechanically filtered off, so that 70-90% of the contamination is detected depending on the oxide composition.
  • FIG. 2 shows that the separating device 1 is inserted into the feed water circuit 16 via a shut-off valve 15.
  • a second shut-off valve 18 is located at the outlet from the separating device 1.
  • a flushing line 19 runs parallel to the separating device. It leads with a valve 20 from a branch point 21 located in the flow direction in front of the valve 15 to a connection point 22 between the separating device 1 and the valve 18.
  • An outlet 23 with a shut-off valve 24 is provided between the valve 15 and the separating device 1.
  • the feed water is used to rinse the separating device 1. It is conducted during and / or after demagnetization with a decaying alternating current after the fittings 15 and 18 are closed via the then opened fitting 20 and the line 19 to the lower end of the separating device 1.
  • the feed water used for rinsing therefore flows through the separating device 1 from bottom to top, so that the wire nets 13 are first cleaned.
  • the subsequently flowed through balls 10 are whirled up to a sieve plate 25 inserted into the flange 3 during the rinsing process. The mechanical movement makes it easier to loosen the accumulated impurities. These are then discharged via the valve 24 and the line 23.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine magnetische Abscheidevorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten mit einem diese führenden Rohr, das Kugeln oder Drahtnetze als magnetisierbare Körper enthält und von einer Spule zur Magnetisierung der Körper umgeben ist.
  • Die bisher bekannten Abscheidevorrichtungen haben entweder Stahlkugeln als magnetisierbare Körper, wie zum Beispiel die DE-PS 1277488 zeigt, oder Drahtnetze, wie in der DE-OS 2628095 beschrieben ist, weil die bei der Reinigung zurückzuhaltenden Stoffe fast wesensverschieden sind, obwohl sich die Anwendungsgebiete der bekannten Abscheidevorrichtungen in bezug auf das zu reinigende Medium, nämlich vor allem Speisewasser in Dampfkraftanlagen, durchaus gleichen können. In der Praxis hat man die bekannten Abscheidevorrichtungen jedenfalls bisher nicht zusammen eingesetzt.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, magnetische Abscheidevorrichtungen zu verbessern, so dass über alle Verunreinigungen gesehen die maximal mögliche Abscheidung erreicht wird, ohne die bei Kugelfiltern bekannte und bewährte Robustheit im Betrieb einzubüssen. Dazu wird bemerkt, dass Abscheidevorrichtungen mit Drahtnetzen, die zur Abscheidung paramagnetischer Schwebestoffe feinster Strukturen eingesetzt werden sollen, mechanisch empfindlich sein können, weil mit Drahtdurchmessern von wenigen Hundertstel-Millimetern gearbeitet wird.
  • Erfindungsgemäss ist die eingangs genannte Abscheidevorrichtung so ausgebildet, dass das Rohr in Strömungsrichtung der Flüssigkeiten über den grösseren Teil seiner Länge Kugeln und nachfolgend Drahtnetze enthält, dass den Kugeln und Drahtnetzen eine gemeinsame Spule zur Magnetisierung zugeordnet ist und dass Kugeln und Drahtnetze an eine gemeinsame Spülleitung angeschlossen sind.
  • Die erfindungsgemässe Abscheidevorrichtung unterscheidet sich von einer «Reihenschaltung» der bekannten Abscheidevorrichtungen durch einen einfacheren Aufbau und durch die wesentliche Vorreinigung, die das Kugelfilter vor dem Wirksamwerden des Drahtnetzfilters ausübt. Damit wird vermieden, dass die Drahtnetzfilter durch gröbere Partikel verstopft oder sogar zerstört werden. Man kommt andererseits bei der magnetischen Erregung des Kugelfilters mit relativ kleinem Aufwand aus, weil die von der Feldstärke abhängige Anlagerung kleiner Teilchen in dem nachgeschalteten Drahtnetzfilter erfolgt, wo der auf die Kugeln abgestellte Magnetfluss an den dünnen Drähten die gewünschten grossen Gradienten ergibt. Insgesamt bietet also die erfindungsgemässe Vorrichtung bei einfachem Aufbau wesentlich höhere Abscheidungsraten und dennoch die gleiche betriebliche Zuverlässigkeit wie die bewährten Kugelfilter.
  • Die Durchmesser der Drähte betragen vorzugsweise einige Hundertstel bis einige Tausendstel der Kugeldurchmesser. Die Maschenweite der Drahtnetze sollte mindestens im Bereich des zweifachen Drahtdurchmessers liegen. Für beide kann vorteilhaft das gleiche Material, insbesondere feritischer, z.B. chromlegierter Stahl, verwendet werden.
  • Die Drahtnetze können zum Schutz vorteilhaft in einem getrennt lösbaren Einsatz angeordnet sein, der von der den Kugeln abgekehrten Seite her in das Rohr ragt. Damit ist auch ein leichtes Auswechseln möglich, das im Hinblick auf eine besondere Reinigung oder einen stärkeren Materialverschleiss der feinen Drahtnetze erwünscht sein kann. Bei vertikal verlaufendem Rohr wird der Einsatz vorteilhaft am unteren Ende angeflanscht. Deshalb kann die normale Spülströmung von unten nach oben verlaufen, so dass die Kugeln des Kugelfilters beim Spülen aufgewirbelt werden.
  • Die neue Abscheidevorrichtung eignet sich, wie eingangs schon gesagt wurde, besonders zur Reinigung von Kondensaten und Speisewasser in Dampfkraftanlagen. Dabei kann sie vorteilhaft zwischen dem Turbinenkondensator und dem Dampferzeuger angeordnet werden, und zwar vorzugsweise zwischen dem Niederdruckvorwärmer und Speisewasserbehälter, also im Bereich höherer Temperaturen.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 einen vereinfachten Vertikalschnitt durch eine Abscheidevorrichtung nach der Erfindung. Die Fig. 2 ist ein Rohrplan, der den Einbau der Abscheidevorrichtung in einem nicht weiter dargestellten Dampfkraftwerk zeigt.
  • Die Abscheidevorrichtung 1 umfasst ein zylindrisches, vertikal angeordnetes Rohr 2 aus nicht magnetischem Werkstoff, vorzugsweise Austenit. Das Rohr 2 besitzt an seiner Obserseite einen Flansch 3 oder einen Anschweissstutzen, wo eine nicht dargestellte Leitung zur Zuführung des zu reinigenden Kondensats angeschlossen ist, das in Richtung des Pfeiles 4 in das Rohr 2 eintritt. Am unteren Ende ermöglicht ein Flansch 5 oder Stutzen den Anschluss einer Austrittsleitung.
  • Im Flansch 5 ist mit einer im Querschnitt rechtwinkligen Ausdrehung eine Stufe 6 geschaffen. Dort ist ein zylindrischer Einsatzkörper 7 festgelegt, der mit einem Flansch 8 in die Stufe 6 greift und bis zu einem Siebboden 9 nach oben in das Rohr 2 hineinragt.
  • Oberhalb des Siebbodens 9 ist das Rohr 2 über eine Höhe HI von etwa 100 mm mit Kugeln 10 aus magnetisierbarem Material, z.B. einem chromlegierten Stahl, gefüllt. Die Kugeln 10 haben in der Regel einen Durchmesser von etwa 6 mm. Sie sind lose geschüttet, so dass sich eine unregelmässige Anordnung ergibt. Die Erfindung kann aber auch mit aufeinander abgestimmten Kugel-und Rohrabmessungen ausgeführt werden, bei denen regelmässige lagenweise Anordnungen der Kugeln möglich sind.
  • Das Rohr 2 ist über die Höhe H, und einen weiteren Bereich H2 von einer Zylinderspule 11 umgeben, die einen Eisenmantel 12 zur Abschirmung des Magnetfeldes aufweist. Die Spule 11 wird mit Gleichstrom betrieben, so dass eine magnetische Feldstärke von mindestens 1,5.105 Alm vorliegt.
  • Die magnetische Erregung ergreift auch die im Inneren des Einsatzkörpers 7 über die Höhe H2 übereinander gestapelten Drahtnetze 13, die zwischen gelochten Platten 14 des Einsatzkörpers 7 dicht oder im Abstand von dünnen Distanzplättchen angeordnet sind. Die Drahtnetze 13 haben einen Drahtdurchmesser von zum Beispiel 0,1 mm und eine Maschenweite von zum Beispiel 0,2 mm. Die Maschenweite und die Drahtstärke können auch in Richtung der durch den Pfeil 4 angedeuteten Strömung kleiner werden, zum Beispiel auf die Hälfte.
  • Mit der Abscheidevorrichtung 1 wird vor allem Speisewasser von Wärmekraftanlagen, zum Beispiel Kernkraftwerken, im Neben- oder Hauptstrom gereinigt. Das Speisewasser hat eine Temperatur von zum Beispiel 110-170°C, wenn die Abscheidevorrichtung 1 erfindungsgemäss zwischen den Niederdruckvorwärmern und dem Speisewasserbehälter angeordnet ist. Dabei werden zunächst im Bereich der Kugeln 10 ferromagnetische Verunreinigungen, insbesondere Magnetit, abgeschieden. Ausserdem werden dort auch gröbere, nichtmagnetische Oxide mechanisch abfiltriert, so dass in Abhängigkeit von der Oxidzusammensetzung 70-90% der Verunreinigung erfasst werden. Anschliessend werden feinere, insbesondere paramagnetische Schwebstoffe, wie a-Fe203 an den Drahtnetzen 13 abgeschieden, so dass mehr als 95% der im Speisewasser vorhandenen Feststoffe beseitigt werden können. Dabei beträgt der Strömungsverlust insgesamt nur 2 bar, und zwar etwa 1 bar im Bereich der Kugeln 10 über die Höhe H, und 1 bar im Bereich der Drahtnetze 13 über die Höhe H2.
  • Die Fig. 2 zeigt, dass die Abscheidevorrichtung 1 über eine Absperrarmatur 15 in den Speisewasserkreis 16 eingefügt ist. Am Auslass aus der Abscheidevorrichtung 1 sitzt eine zweite Absperrarmatur 18. Parallel zur Abscheidevorrichtung verläuft eine Spülleitung 19. Sie führt mit einem Ventil 20 von einer in Strömungsrichtung vor der Armatur 15 gelegenen Abzweigstelle 21 zu einer Anschlussstelle 22 zwischen der Abscheidevorrichtung 1 und der Armatur 18. Zwischen der Armatur 15 und der Abscheidevorrichtung 1 ist ein Auslass 23 mit einer Absperrarmatur 24 vorgesehen.
  • Zum Spülen der Abscheidevorrichtung 1 dient das Speisewasser. Es wird während und/oder nach einer Entmagnetisierung mit abklingendem Wechselstrom nach dem Schliessen der Armaturen 15 und 18 über die dann geöffnete Armatur 20 und die Leitung 19 zum unteren Ende der Abscheidevorrichtung 1 geführt. Das zum Spülen verwendete Speisewasser durchströmt also die Abscheidevorrichtung 1 von unten nach oben, so dass zunächst die Drahtnetze 13 gereinigt werden. Die anschliessend durchströmten Kugeln 10 werden beim Spülvorgang bis zu einem in den Flansch 3 eingelegten Siebboden 25 aufgewirbelt. Dabei wird durch die mechanische Bewegung das Lösen der angelagerten Verunreinigungen erleichtert. Diese werden dann über die Armatur 24 und die Leitung 23 ausgetragen.

Claims (6)

1. Magnetische Abscheidevorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten mit einem diese führenden Rohr (2), das Kugeln (10) oder Drahtnetze (13) als magnetisierbare Körper enthält und von einer Spule (11) zur Magnetisierung der Körper umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) in Strömungsrichtung der Flüssigkeiten über den grösseren Teil seiner Länge Kugeln (10) und nachfolgend Drahtnetze (13) enthält, dass den Kugeln (10) und Drahtnetzen (13) eine gemeinsame Spule (11) zur Magnetisierung zugeordnet ist und dass Kugeln und Drahtnetze an eine gemeinsame Spülleitung angeschlossen sind.
2. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtstärken einige Hundertstel bis einige Tausendstel der Kugeldurchmesser betragen.
3. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtnetze (13) in einem getrennt lösbaren Einsatz (7) angeordnet sind, der von der den Kugeln (10) abgekehrten Seite her in das Rohr (2) ragt.
4. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) vertikal verläuft und dass der Einsatz (7) am unteren Ende angeflanscht ist.
5. Verwendung der Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in Wärmekraftwerken zur Reinigung der Kondensate zwischen dem Turbinenkondensator und dem Dampferzeuger.
6. Verwendung der Abscheidevorrichtung nach Anspruch 5 zwischen dem Niederdruckvorwärmer und dem Speisewasserbehälter.
EP83107408A 1982-08-11 1983-07-27 Magnetisierbare Abscheidevorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten Expired EP0100965B1 (de)

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DE3229927 1982-08-11
DE19823229927 DE3229927A1 (de) 1982-08-11 1982-08-11 Magnetische abscheidevorrichtung zur reinigung von fluessigkeiten

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0100965A2 EP0100965A2 (de) 1984-02-22
EP0100965A3 EP0100965A3 (en) 1984-10-24
EP0100965B1 true EP0100965B1 (de) 1986-10-29

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ID=6170635

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EP83107408A Expired EP0100965B1 (de) 1982-08-11 1983-07-27 Magnetisierbare Abscheidevorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten

Country Status (8)

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US (1) US4594160A (de)
EP (1) EP0100965B1 (de)
JP (1) JPS5946111A (de)
AT (1) ATE23119T1 (de)
CA (1) CA1213222A (de)
DE (2) DE3229927A1 (de)
ES (1) ES8404614A1 (de)
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