Verfahren zur Erzeugung von Dampf. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Dampf, beidem Dampf, zum Beispiel Abdampf oder h?iederdruckdampf, in einem Absorber ein geleitet wird, der eine Lösung mit erhöhtem Siedepunkt enthält, die imstande ist, :den Dampf zu absorbieren, wobei durch :die Ab sorption des Dampfes in :
der Lösung entwik- helte Wärme zum Erzeugen von Dampf Von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in einem mit dem Absorber zusammenwirken- den ausgenützt wird.
Um bei derartigen bekannten Verfahren die Kon zentration im Absorber aufrechtzuerhalten, wurde :die Lösung zum Umlaufen zwischen dem Absorber und einem Verdampfer ge bracht, in welchem eine ,der im Absorber ab sorbierten Dampfmenge entsprechende Dampf menge, beispielsweise in der Form von Roch druckdampf, mittels von aussen zugeführter Wärme ausgetrieben wurde,
ehe die Lösung dem Absorber wieder zurückgeführt wurde. Um den Verlauf eines derartigen Ver- fahrens beim Dampferzeugen näheT ausein anderzusetzen, wird in der beiliegenden Zeichnung eine schematische Darstellung einer Dampferzeugungsanlage :dargestellt, die auf obige Weise arbeitet.
1 bezeichnet einen Eindampfer für -die Absorptionsflüssigkeit, -:die gleichzeitig als Dampferzeuger, beispielsweise für Hoch druckdampf, ausgebildet ist. Dieser wird auf zweckmässige Weise :durch von aussen zu geführte Wärme erhitzt, wobei Hochdruck dampf durch idäe Leitung .21 abgeht und an eine Kraftanlage, zum Beispiel eine Dampf turbine 3, geleitet wird, deren Abdampf durch die Leitung 4 in den Absorber 5 ein geleitet wird.
Der Absorber enthält eine ge eignete Lösung mit erhöhtem Siedepunkt, die imstande ist, einen Dampf der Lösung von niedrigerer Temperatur als diejenige -der Lö sung unter Freimachung der latenten Wärme des Dampfes zu absorbieren. Die bei der Kon densation des Dampfes freigemachte Wärme wird grösstenteils zum Erzeugen von Dampf, beispielsweise Niederdruckdampf, in einem mit dem Absorber 5 zusammengebauten Dampferzeuger 6 ausgenützt.
Der erzeugte Dampf, der von erhöhtem Druck und erhöh ter Temperatur im Vergleich zu dem in den Absorber eingeleiteten Dampf ist, wird durch die Leitung 7 an (nicht dargestellte) Dampfverbraucher abgeleitet.
Sind diese reine Wärmeverbraucher, wird auch die durch Kondensation freigemachte latente Wärme :des Niederdruckdampfes ausgenützt, wonach der kondensierte Dampf sich als Speiseflüssigkeit zum Dampferzeuger 6 :durch die Leitung 8 zurückführen lässt.
(Beim Kondensieren des Abdampfes im Absorber 5 würde die Lösung in demselben verdünnt werden. Um das Verfahren kon tinuierlich in Gang halten zu können, ist es deshalb notwendig, die Lösung einer der Ver dünnung entsprechenden fortlaufenden Kon zentrierung zu unterwerfen, welche im Ver dampfer 1 stattfindet. Zu diesem Zwecke wird die Lösung in fortdauernden Umlauf zwischen dem Absorber 5 und,dem Verdamp fer 1 versetzt.
Die Lösung wird dabei durch die Leitung 9 mittels einer Pumpe 10 dem Verdampfer 1 zugeführt, und konzentrierte Lösung wird vom Verdampfer an den Ab sorber durch die Leitung<B>11</B> und das Drossel ventil 12 zurückgeleitet, wobei ein Wärme- austauscher 13 zwischen den Leitungen 9 und 11 angeordnet ist. Im Verdampfer 1 wird. mittels von aussen zugeführter Wärmer eine solche Menge Hochdruckdampf pro Zeit einheit ausgetrieben, :die der Menge im A@b- sorber pro Zeiteinheit absorbierenden Ab dampfes gleich ist.
Auf diese Weise wird die Konzentration sowohl im Absorber wie auch im Verdampfer bei ihren vorbestimmten Werten aufrechterhalten. Wenn; ,für jedels Kilogramm absorbierten Abdampfes a kg Lösung durch die Leitung 9 mit der im Ab sorber herrschenden Konzentration weggelei tet wird, so muss :
gleichzeitig a-1 kg von im Wasser konzentrierter Lösung dem Ab sorber durch die Leitung 11 zurückgeführt werden, damit Gleichgewicht in .der Anlage ,stattfindet. Im Verdampfer 'herrscht so- mit höhere Konzentration als im Absorber, wie auch höherer Druck und höhere Tem peratur.
Bisher gemachte Vorschläge zur Ausnüt- zung des oben beschriebenen Verfahrens waren hauptsächlich auf die Verwendung von Kaliumhydrat- oder Natriumhydrat-Lö- sungen als. Absorptionsflüssigkeit gerichtet, und zwar wegen :der sehr vorteilhaften ther mischen Eigenschaften .dieser Lösungen im Vergleich mit andern vorgeschlagenen Lö sungen.
Bei :den vorhandenen, hohen Tem peraturen und Konzentrationen greifen aber Natrium- und Kaliumhydratlösungen so schnell und in so hohem Mass alle .Stoffe an, die in :der Apparatur zur Verwendung ge langen können, dass die Verwendung dieser Lösungen in der Praxis ganz ausgeschlossen ist. Infolgedessen liess sich auch das obige Verfahren 'bisher im praktischen Betriebe nicht durchführen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck, das obige Verfahren .derart weiter zuentwickeln, dass einerseits sich solche Lö sungen als Absorptionsflüssigkeit verwen den lassen, deren Antigriff an verwendbare Stoffe sich wenigstens innerhalb praktisch annehmbaren Grenzen halten lässt, und dass anderseits solche Lösungen, trotzdem sie so vorteilhafte thermische Eigenschaften, wie Kalium- und Natriumhydrat nicht besitzen,
sich doch im praktischen Betriebe unter Er reichung befriedigender Ergebnisse verwen den lassen, die sich, je nach den Eigenschaf ten der verwendeten Absorptionsflüssigkeit, sogar zu voller Gleichwertigkeit mit den Er gebnissen nähern, deren Erreichung man frü her mit Kalium- oder Natriumhydrat jer- wartet hätte, wenn nicht ihre Benutzung in der Praxis wegen :ihrer zerstörenden An griffe gegen jedes verwendbare Material un möglich gewesen wäre.
Der Dampf, der in dem mit dem Ab sorber zusammenwirkenden Dampferzeuger 6 erzeugt wird, lässt sich für Kraftzwecke .oder für Heizzwecke verwenden. Im ersteren Falle geht die Dampferzeugungswärme :durch Kondensation verloren. Um diesen Verlust herabzusetzen, sind die Verhältnisse daher derart. anzupassen, dass die im erwähnten Dampferzeuger erzeugte Dampfmenge mög lichst klein wird, und dass man den Hoch druckdampf aus dem Eindampfer 1 bis zu möglichst niedrigem Druck expandieren lässt.
Im letzteren Falle dagegen tritt die Schwierigkeit auf, den für Heizzwecke be nutzten Dampf im Verhä.Itnis zum Hoch druckdampf des Eindampfers so abzupassen, dass man sowohl ,den nötigen Hochdruck dampf, als auch nötigen Heizdampf in der selben Anlage gleichzeitig entnehmen kann.
In gewissen Industrien, wie der Papier-, Zellulose-, Zucker-, Brauerei-, Textilindustrie usw. liegen beispielsweise gleichzeitig ein ,grosser Kraftbedarf und ein gewisser Bedarf an Niederdruck dampf für Heizzwecke vor.
In derartigen Industrien wird gegenwärtig der erforderliche Niederdruchdampf gewöhn lich in der Form von Abdampf von mittels Hochdruckdampf getriebenen Krafterzeugern, zum Beispiel Dampfturbinen, entnommen, in denen man den Hochdruckdampf bis- auf den erwünschten Druck des Niederdruckdampfes (Heizdampfes) expandieren lässt.
Dabei hat sich herausgestellt, dass, wenn man auch den ganzen Bedarf der Industrieanlage an Niederdruck dampf auf diese Weise in der Form von Abdampf von Krafterzeugern ent nimmt, der ganze erforderliche Kraftbedarf jedoch bei weitem nicht durch :die Leistung gedeckt werden kann, die der Hochdruck dampf bei der Expansion erzeugt, sogar nicht, wenn der Druck des Hochdruck dampfes bis auf die Grössenordnung von 100 Atm. erhöht wird.
Deshalb ist es in der artigen Industrien notwendig gewesen, den noch übrigen Kraftbedarf auf andere und selbstverständlich kostspieligere Weise zu decken, zum Beispiel mittels besonderer Kondensationsturbinen oder mit aus dem Netz bezogener elektrischer Kraft usw.
-Bei bisher vorhandenen, gewöhnlichen Abdampfkraftanlagen, in denen der Heiz- dampf .in der Form von Abdampf von Kraft erzeugern entnommen wird, ist man auf eine Kraftmenge von nur 0,08 bis 0,12, oder im Durchschnitt 0,1 KW pro Kilogramm Reiz dampf gelangt, was .bei weitem nicht hin reichend äst, um in derartigen Industrien den ganzen erforderlichen Kraftbedarf in einer und derselben Anlage erzeugen zu können.
Dies ist aber bei Verwendung des obigen Verfahrens möglich, wo man den Hochdruck dampf bis auf den im Absorber herrschenden Druck expandieren lässt, wenn dieser Druck möglichst niedrig .gehalten wird, und die Ver hältnisse im übrigen derart angepasst werden, dass die im Dampferzeuger des Absorbers er zeugte Dampfmenge möglichst klein im Ver- hältnis zur Menge Hochdruckdampf gemacht wird, oder .in andern Worten;
dieselben Be dingungen, die zur Erreichung eines mög lichst hohen thermischen Wirkungsgrades vorausgesetzt wurden, wenn der NReder- druckdampf nur zur Krafterzeugung benutzt wurde, sollen auch für den Fall geschaffen werden, wo der Niederdruckdampf für Heiz zwecke benutzt wird.
In früher gemachten Vorschlägen, das oben beschriebene Verfahren unter Benut zung von Kalium- oder Natriumhydratlösung zu verwenden, war man bestrebt, ein .hohes Wärmegefälle des Hochdruckdampfes da durch zu erreichen, dass die Konzentration und somit auch die Siedetemperatur im Ein dampfer so hoch wie möglich ,gehalten wurde.
Da aber die Angriffe der Lösungen gegen alle verwendbaren Baustoffe sowohl mit der Konzentration, wie auch mit der Temperatur wachsen, ist dieser Weg, einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad oder ein :gün stigeres Verhältnis zwischen den Mengen Hochdruckdampf und Niederdruckdampf (Heizdampf) zu erreichen, verwerflich.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, einen andern Weg zu zeigen, um,dassel1be günstige Ergebnis zu erzielen, ohne dass Konzentration und Temperatur im Eindampfer die zuläs sigen Grenzen hinsichtlich Beeinflussung der Materialien durch hie Absorptionsflüssigkeit zu überschreiten brauchen.
Die Erfindung bezweckt :daher, eine Me thode ausfindig zu machen, wodurch das o 'bi, ge Verfahren mit befriedigendem Ergeb- nie bei Benutzung von solchen Absorptions flüssigkeiten durchgeführt werden kann, die hinsichtlich ihrer chemischen Angriffe geeig net sind, und deren Konzentration im Ein dampfer höchstens so gross ist, @dass der Siede punkt der Absorptionsflüssigkeit bei dieser Konzentration höchstens 200' C bei Atmo sphärendruck ist.
Das Mittel, worauf sich die Erfindung zur Erreichung dieses Ziel gründet, besteht in der Erhöhung der Menge ,der zwischen dem Absorber und dem Ein dampfer umlaufenden Lösung, und zwar er heblieh darüber hinaus, was früher bei Ver wendung des Verfahrens als erforderlich oder zweckmässig erachtet wurde. Die Möglich keit, auf den thermischen. Verlauf !des Pro zesses durch Veränderung der Umlaufmenge einwirken zu können, wurde früher über haupt nicht beachtet.
Die bisher vorgeschla genen Umlaufmengen waren verhältnismässig klein, was in -den Fällen, wo die Umlauf menge nicht direkt mit Ziffern angegeben wurde, indirekt daraus hervorgeht; dass der Unterschied zwischen den Konzentrationen im Verdampfer und im Absorber beträchtlich war.
Die Einwirkung der Erhöhung der Um laufmenge auf den thermischen Verlauf in einer Anlage, die nach dem obigen Verfah ren arbeitet, ist hauptsächlich wie folgt: Je mehr die Umlaufmenge erhöht wird, um so mehr nähert sich die Konzentration im Absorber der Konzentration im Ein dampfer. Wenn die letztere konstant ,gehal ten wird, so folgt daraus, dass :die Konzen tration im Absorber mit .steigender Umlauf menge erhöht wird.
Der ;Siedepunkt ,der Lösung wird seinerseits mit der Konzen tration der Lösung erhöht, unter der Voraus setzung, dass der Druck konstant ist. Im Ab sorber wünscht man aber eine vorausbe- stimmte Temperatur aufrechtzuerhalten, die von dem vorausbestimmten, erwünschten Druck des im Dampferzeuger des Absorbers erzeugten, gesättigten Dampfes abhängig ist.
Da der letztere Druck bestimmt ist, so ist auch ,die Temperatur des Dampfes und. so mit .auch ,die Temperatur im Absorber vor- ausbestimmt. Da der Siedepunkt einer ge wissen Lösung mit bestimmter Konzentration mit dem Drucke fällt, so folgt somit daraus, @dass man die im Absorber vorausbestimmte, erwünschte Temperatur, wenn die Konzen tration bei erhöhter Umlaufmenge steigt, nur durch Herabsetzendes Druckes im Absorber im entsprechenden Masse aufrechterhalten kann, oder mit andern Worten,
durch Erhöhung der Umlaufmenge kann man :den Druck im Absorber in entsprechendem Masse herabsetzen, was gemäss den obigen Ausfüh rungen eben anzustreben ist, ereil da=durch das Wärmegefälle des Hochdruckdampfes er höht wird.
Die Erhöhung :der Umlaufmenge über das hinaus, was früher vorgeschlagen wurde, bil det somit ein neues Mittel, die oben aufge stellten Bedingungen für einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad bezw. für die Herbeiführung eines besseren Verhältnisses zwischen den Mengen Nochdruckdampf und Niederdruckdampf (Heizdampf) in einer An lage zu erfüllen, die nach obigem bekann ten Verfahren arbeitet, ohne dass es notwen dig ist, die Konzentration und die Tempera tur so hoch zu halten,
dass die Angriffe der Lösungen gegen den benutzten Baustoff zu kräftig werden; sie ermöglicht gleichzeitig .die Benutzung von solchen Lösungen, bei- spielsweise Zinkchloridlösung oder @derglei- chen, deren Angriffe erheblich schwächer sind als die des Kalium- oder Natrium- hydrates, und trotzdem Ergebnisse zu errei chen,
die den mit den letztgenannten Lösun gen theoretisch errechneten nahezu gleich wertig sind.
Man könnte sich vorstellen, dass die Wärmeübertragung vom Absorber zu dem Eindampfer mit steigendem Umlauf steigen würde, weil die vom Absorber abgehende Lö sung höhere spezifische Wärme als die vom Eindampfer zurückkommende, mehr konzen trierte Lösung hat.
Unter der Voraussetzung, dass der Wär- meaustauscher derart gebaut ist, dass die an den: Absorber zurückkehrende, konzentrierte Lösung dieselbe Temperatur wie die vom Ab- sorber abgehende hat, zeigt eine ausgeführte Berechnung, dass die pro kg im Absorber ab sorbierten Dampfes vom Absorber an den 14:
inda.mpfer übertragene Wärmemenge nur der Flüssigkeitswärme von 1 kg Wasser bei der im Absorber heischenden Temperatur gleich ist, unabhängig von der Grösse des jTmlaufes. Selbstverständlich wird in der Praxis die Temperatur der an den Absorber zuriiclzkehrenden Lösung etwas höher sein als die Temperatur im Absorber;
es ist aber nicht notwendig, sie höher zu halten, als; dass man die vom Absorber an den Verdampfer übertragene Wärmemenge, unabhängig von der Grösse der Umlaufmenge, als praktisch konstant ansehen könnte. Deswegen wird auch die Berechnung ,der mit dem erhöhten Umlauf verbundenen Veränderungen bezüg lich Druck, Temperatur und Konzentration in hohem Masse vereinfacht.
Gemachte Versuche und ausgeführte Be rechnungen haben nachgewiesen, :dass zur Er reichung der oben angegebenen Ergebnisse unter Benutzung von solchen Lösungen bezw. solchen Temperaturen, bei denen der Bau stoff,der Apparatur nicht mehr als praktisch zulässig korrodiert wird, die Menge Lösung, die pro Zeiteinheit dem oder den Eindamp- fern vom Absorber zugeführt wird,
min destens 6mal grösser sein soll als die im Absorber von der Lösung pro Zeiteinheit ab sorbierte Menge Niederdruckd@ampf bezw. Abdampf.
Die Abmessung der Grösse der Umlauf menge in einem gewissen gegebenen Falle ist natürlich von den Aufgaben der Dampf anlage wie der Beschaffenheit der als Ab sorptionsflüssigkeit benutzten Lösung abhän <B>gig.</B> Ausgeführte Versuche und Berecbnun- gen haben dabei nachgewiesen, dass zur Er reichung befriedigender Ergebnisse bei Ver wendung von beispielsweise Zinkchlorid lösung oder anderer damit in thermischer Hinsicht vergleichbaren, nicht allzuviel an greifenden Lösung,
die obige Umlaufmenge mindestens 8,ma,1 grösser sein soll :als die im Absorber pro Zeiteinheit absorbierte Menge Niederdruckdampf bezw. Abdampf.
Wird in einer gegebenen Anlage die Grösse der Umlaufmenge verändert, so wer den, wie oben hervorgehoben wurde, ;die Kon zentration und der Druck im Absorber und ,demgemäss auch das Wärmegefälle des Hoch- druckdampfes und die Menge des im Dampf erzeuger des Absorbers erzeugten Dampfes verändert.
In einer Veränderung der Um- laufmerrge liegt somit ein einfaches Mittel zum Regeln der Erzeugung] von Hochdruck dampf im Verhältnis zum Niederdruckdampf der Dampfanlage, so dass die Anlage wech selnden Betriebsverhältnissen angepasst, bezw. auf eine einfache Weise für ein erwünschtes bestimmtes Betriebsverhältnis genau einge stellt werden kann.
Wünscht man beispiels weise bei einer Anlage für sowohl Kraft erzeugung als Heizdampferzeugung die Menge erzeugten Heizdampfes im Verhältnis zu einem wechselnden Bedarf regelbar zu machen, aber gleichzeitig eine konstante Krafterzeugung aufrechtzuerhalten,
so muss offenbar die äussere Wärmezufuhr zu dem oder .den Eindampfern in einem der Verän- derung des Wärmegefälles des Hochdruck- dampfes entsprechenden Masse geregelt wer den, und in .solchem Falle wird mit dieser Regelung ein Regeln der Umlaufmenge ver bunden.
.Die hierzu erforderliche Regelvorrichtung kann von irgend einer geeigneten Art sein und bildet keinen Teil der vorliegenden Er- findung.