Verfahren zur Verminderung der aus dem Wasserabscheider eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers abzuschlämmenden Wassermenge
Die Erfindung bezieht sieh a. uf ein Verfahren zur Verminderung der aus dem. Was serabscheider eines Zwalzgdureh. lauf-Dampf- erzeugers abzuschlÏmmenden Wassermenge und'ist dadurch gekennzeichnet, dass man bei erhöhter Ausdampfung des Arbeitsmittels die Abscheidiung zunächst a. uf Grund der unter sehiedliehen Diehte und danach auf Grund der unterschiedlichen Haftfähigkeit des Dampfes einerseits und der abzuseheidenden Stoffe, das heisst des Wassers und der Salze, anderseits vornimmt.
Ein Wasserabscheider zur Aufiihrung dieses Verfa. hrens ist dadurch charakterisiert, dass einer ersten Ab scheidestufe, in welcher ein Teil des Wassers und der Salze aus dem Dampf auf Grund ihrer untersehiedliehen Diehte abgesehieden werden, eine zweite Abscheidestufe nachgeschaltet ist, in weleher ein weiterer Teil des Wassers und der Salze'aus dem Dampf auf Grund ihrer unterschiedlichen Haftfähigkeit abgeschieden werden. Hierbei kann die erste Abscheidestufe, als Schwerkraft-oder als Fliehkraftabseheider ausgebildet sein. Die zweite Abseheidestufe kann aus Prallblechen, aus einer Dampfwaschkaskade oder auch- aus einer Dampfwasehbaskade mit nachgeschalteten Prallbleehen bestehen.
Bei Zwangdurchlauf-Dampferzeugern kann man versuchen, die Ausdampfung des Arbeitsmittels vor dem Abscheider zu erhohen, um dadureh die abzusehlämmende Wassermenge zu vermindern und damit den Wirkungsgrad der Anlage zu erh¯hen. Der Wasserabscheider eines Dampferzeugers dient aber in erster Linie nicht dazu, den Dampf zu. trocknen, sondern die im Arbeitsmittel enthaltenen Salze auszuscheiden.
Das erfindungsgemässe Verfahren geht nun von der Erkenntnis aus, da¯ bei den allgemein verwendeten Sehwer kraft-und Fliehkraftabseheidern mit abneh- mendem Feuchtigkeitsgehalt des in den Abscheider eintretenden Dampfes der Salzaus scheide-Wirkungsgrad stark absinkt. Dies be deutét, dass der grösste Teil. der schädlichen Salze bei starker Ausdampfung durch den Abscheider nicht erfasst, sondern vom Dampf weitergef hrt wird und sich in den ¯berhitzerrohren oder der Turbine niederschlagen kann.
Diese Tatsache lä. Rt sich wie folgt erklären : In dem feuchten Dampf wird Wasser in Form von Tropfen mitgeführt. Ein Abscheider, dessen Wirksamkeit auf der untersehiedlichen Diehte des dampfförmigen und des noeh flüssigen Arbeitsmittels beruht, kann die Tropfen um so unvollständiger erfassen, je kleiner die Trcpfengrosse ist. Bei verstärkter Aüsdampfung verdampft ein Teil des den Tropfen bildenden Wassers und die mittlere Tropfengrosse wird zunehmend kleiner.
Selbst unter Beriieksichtigung des Salzlosevermo- gens von hochgespanntem Dampf haben die kleinen Tropfchen eine wesentlich höhere Salzkonzentration. als die grosseren Tropfen ; gerade diese kleineren Tropf eben werden aber nur in einem sehr geringen Ma¯e durch ein. en, Schwerkraft- oder Fliehkraftabscheider erfasst. Darüberhinaus werden in dem Dampf auch feine Salzpartikel mitgeführt, die bei der vollständigen Verdampfung von. Wasser- tropfchen aalskristallisiert sind und ebenfalls nur sehr unvollkommen dureh Sehwerkraft oder Fliehkraft abgeschieden werden können.
Um möglichst viel Salze auszuscheiden, wurden daher Zwanydurchlaufkessel so betrie- ben, dass der in den Abscheider eintretende Dampf eine verhältnismässig hohe Restfeueh tigkeit aufwies, was aber den Naehteil hatte, dass auch eine entsprechend grole Menge des Arbeitsmittels abgeschlÏmmt werden mu¯te.
Dem. gegenüber ist es mit Hilfe des erfin dungsgemässen Verfahrens möglich, die Ausda. mpfung zu erhöhen und damit die abzu seheidende W ! assermenge zu vermindern, ohne da¯ dadurch die Salzabseheidung beeinträch- tigt wird.
Anschliessend wird an Eand der Zeieh nung beispielsweise ein erfindungsgemässer Wasgerabseheider zur Durchführung des Verfahrens besehrieben. Im Zusammenhang damit wird das erfindungsgemässe Verfahren ebenfalls beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt im Diagramm den Salzab scheide-Wirkungsgrad eines Fliehkraftabscheiders. Fig. 2 stellt einen Wasserabseheider. dar, bei welchem einer Fliehkraftabscheidestufe eine aus Prallblechen bestehende Abseheide- stufe nachgesehaltet ist. Fig. 3 zeigt einen längs der Linie A-A gef hrten Schnitt durch den Abscheider naeh Fig. 2. Fig. 4 bringt eine Abwandlung des Abseheiders nach Fig. 2, bei welcher einer Fliehkraftabscheide- stufe eine Dampfwasehkaskade als zweite Abscheidestufe nachgesehaltet ist.
In Fig. 1 ist über dem Wasseranteil x des indenAbscheidereintretendenDampfes die theoretische Salzkonzentration cth dieses Wasseranteils, die effektive Salzkonzentration ceff des abzuschlämmenden Wassers und der Salzabscheide-Wirkungsgrad ?=ceff/cth aufgetragen. Wenn kein Dampf vorhanden ist, also x = 100 /a, dann ist sowohl die theoretische als auch die effektive Salzkonzentration gleich der Salzkonzentration des zugeführten Speise wassers. Ist der Wasseranteil auf die Halite zurückgegangen, so besitzt er die doppelte, ist der Wasseranteil auf ein Viertel zurückgegan gen, so besitzt er die vierfache Salzkonzentra- tion des Speisewassers usw.
Diese Werte wer den nur geringfügig unterschritten, wenn man noch das Salzlosevermögen von hochge spanntem Dampf berücksichtigt. Die effek tive Salzkonzentration ceff des abzuschlÏm menden Wassers besitzt aber den dargestell- ten, durch Messungen einwandfrei belegten
Verlauf.
Da ceff bei abnehmendem Feuehtig- keitsrest x des Dampfes immer geringer wird, obwohl die theoretische Salzkonzentration cth dieses Restes st ! ark ansteigt, nimmt der Salz abscheide-Wirkungsgrad d in diesem Bereich schnell gegen Null ab. Der steile Verlauf des abfallenden Kurvenastes von clässtsichda- durch erliären, dass bei verstärkter Aus dampfung die mittlere Grosse der Wassertrop fen kleiner wird und deshalb nur unvollkom- rnen von dem Fliehkraftabscheider erfasst werden kann,
und dass ausserdem gerade diese kleinen Tr¯pfchen eine stärkere Salzkonzen- tration besitzen als. die besser erfassbaren gro sseren Tropfen. Die Gr¯¯e der effektiven
Salzkonzentration ist druekabhängig. Sie nimmt bei zunehmendem Druck ab, da dann der Unterschied der Dichte zwischen Dampf und Wasser und damit auch das Abscheide- vermögen immer geringer wird. Derartige
Abscheider sind ja bekanntlieh bei im Bereich des kritischen Druckes und darüber arbeiten- den Dampferzeugern nicht mehr'zu verwen den. ¯hnliche Kurven gelten auch für einen
Sehwerkrafta. bscheider.
Zwischen diesem und einem Fliehkraftabscheider besteht im wesent lichen nur der Untersehied, dass beim Se-hwer- kraftabsoheider die einfache Erdbeschleuni- gung und beim Fliehkraftabseheider eine wesentlich grössere Beschleunigung auf die zu trennenden Stoffe einwirkt.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den
Fig. 2 bis 4 tritt das aus dem Verdampfer kommende Dampf-Wasser-Gemisch durch das Rohr 1 tange. ntial in den durch Einbauten gebildeten Ringraum 2 ein und strömt durch einen mit Leitschaufeln versehenen Ringspalt 3 in den untern Abscheiderraum 4. In dieser ersten Abscheidestufe wird bei der durch die Quersehnittsverengung in dem Ringspalt 3 sowie durch die Ablenkung in den Leitsehau- ieln erzielten hohen Umfangsgeschwindigkeit die flüssige Komponente des Gemisches weit gehend an der Wandung ausgeschieden und sammelt sich im untern Teil des Abscheides.
Der Dampf strömt durch das zentrale Rohr 5 mach. oben in die im obern Teil 6 des Ab se, heiders untergebraehte zweite Abseheidestufe. Der nunmehr getrocknete und von den Salzen befreite Dampf tritt dureh den Auslassstutzen 7 in den Überhitzer. Das abgeschiedene Wasser kann durch den Abflu¯stutzen 8 aus dem Abscheider abgeschlämmt werden.
Gemäss Fig. 2. besteht die zweite Abseheidestufe aus einem System von Prallble- chen oder Prallkörpern 9, die den Dampf beim Durehströmen zu häufigen Richtungs Ïnderungen zwingen und gleichzeitig eine grosse Oberfläche aufweisen. Flussige Teilchen bleiben an den Oberflächen dieser Prall bêche haften. An der so entstehenden Flüs sigkeitshaut ften dann aueh im Dampf mitgeführte, trockene Salzpartikel. Das hier ab- geschiedene Wasser tropft durch das zentrale Rohr 5 in den untern Teil des Abseheiders ab.
Gemäss Fig. 4 besteht die zweite AbW scheidestufe aus Dampfwaschkaskaden. Der Dampf durchströmt dabei Waschwasser, welches in einer Reihe übereinander angeordneter Boden 10 gehalten wird. Leitbleehe 11 sorgen dafür, dass der Dampf in das Wasser hineingeführt wird und dass in den Dampfblasen eine m¯glichst starke Turbulenz herrscht, damit eine grosse Zahl der in diesen Bl. asen enthaltenen feinen Tr¯pfchen und trockenen Salzpartikel mit der Oberfläche des Wasehwassers in Berührung kommen kann.
Das Wasehwasser kann sieh entweder aus dem abgeschiedenen Wasser selbst bilden, oder es wird vorteilhaft wenigstens teilweise durch einen Stutzen 12 zugeführt. Das abge schiedene Wasser wird durch die Leitungen 13 und 14 in den untern Teil des Abseheiders geleitet.
Der Waschkaskade nach Fig. 4, die in den meisten Solen nicht nur aus zwei, sondern aus einer Vielzahl von Boden 10 besteht, kann auch eine Prallbleehanordnung naehgesehal tet werden, um zu verhindern, da¯ Waschwasser vom Dampf mitgerissen wird. Der Prallabseheiderteil naeh Fig. 2 kann auchanders als dargestellt ausgebildet sein. Bei- spielsweise kann er zylindriehe Form haben, oder er ka. nn aueh aus einer sehräg oder vertikal angeordneten Filterwand bestehen, welche -den obern Raum des Abseheiders in zwei Hälften teilt, von denen die eine mit dem zentralen Rohr 5 und die andere mit dem Austrittsstutzen 7 in Verbindung steht.