DD157972A3 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen ableitung und entspannung von kondensaten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Ableitung und Entspannung von relativ grossen Kondensatmengen aus Systemen mit geringem Ueberblick,vorzugsweise aus Mehrstufenverdampferanlagen, wie sie bei der Zuckerherstellung eingesetzt werden. Mit relativ geringem Investitions- und Instandhaltungsaufwand sowie hoher Schutzguete soll eine weitgehend optimale Ausnutzung des als Waermetraeger eingesetzten Dampfes in einer Vorrichtung durch kontinuierliche Ableitung und gleichzeitige Entspannung des Kondensates erreicht werden. Erfindungsgemaess wird dies erreicht, indem Kondensat in den Kondensateintrittsteil eines horizontal geteilten Behaelters eintritt und durch einen Ueberstroemkanal,der durch ein aus Schliesskoerper, Betaetigungsstange und Auftriebskoerper bestehendes Absperrsystem verschliessbar ist, in den Kondensatentspannungsteil, in dem ein niedrigerer Druck als im Kondensateintrittsteil vorliegt, stroemt. Es bildet sich Entspannungsbrueden, der aus dem Kopf der Vorrichtung zur weiteren Verwertung als Waermetraeger abgezogen wird, waehrend das Kondensat zu einem Sammelbehaelter oder bei stufenweiser Entspannung zu einer nachgeschalteten erfindungsgemaessen Vorrichtung fliesst.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Ableitung und Entspannung von Kondensaten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Ableitung und Entspannung von relativ großen Kondensatmengen aus Systemen mit geringem Überdruck, vorzugsweise aus Mehrstufenverdampferanlagen oder ähnlichen dampfbeheizten Wärmeübertragern, wie sie bei der Zuckerher» 10-stellung eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Ableitung und Entspannung von Kondensaten erfolgt im allgemeinen in zwei nacheinander geschalteten Vorrichtungen. In der ersten Vorrichtung wird das Kondensat durch schwimmer-, · thermisch- oder schwimmer-thermisch-gesteuerte Kondensatableiter abgeführt, in der zweiten Vorrichtung_s die in der Regel mit einer Niveauregelung ausgestattet ist_s erfolgt dann die Entspannung des Kondensates«

Nachteilig ist einerseits die Vielzahl der für die Steuerung der Verschlußeinrichtungen notwendigen beweglichen Teile und somit die relativ große Störanfälligkeit sowie der hohe Wartiiiigsaufwand der Vorrichtungen und andererseits die

Notwendigkeit, zwei Vorrichtungen für die Ableitung und Entspannung von Kondensaten einsetzen zu müssen.

Infolge der dargelegten Nachteile war es zur Durchsetzung der mehrstufigen Kondensatentspannung aus Mehrstufenverdampferanlagen zwecks Gewinnung von Entspannungsbrüden, wie es die TGL 32912 fordert, notwendig, entsprechend viele Kondenstöpfe zur Ableitung und Vorrichtungen zur Entspannung des anfallenden Kondensates hintereinander zu schalten.

Es sind weiterhin Vorrichtungen zur Ableitung und Entspannung von Kondensaten bekannt, die als Siphon- bzw. Nießner-Kondensatableiter bezeichnet werden. Bei diesen Vorrichtungen wird die Drucksperre des unter überdruck stehenden Systems durch eine entsprechend hohe Kondensatsäule realisiert.

Infolge einer stetigen Drucksenkung erfolgt entlang der

Kondensatsäule eine Eigenverdampfung und es bildet sich

Entspannungsbrüden, der aus dem erweiterten Kopf der Vorrichtung abgezogen werden kann.

Der Nachteil dieser- Siphon-Kondensatableiter besteht in der Empfindlichkeit gegenüber Druck- und Temperaturschwan-'20 kungen. So führt ein Druckanstieg zu einer erhöhten Neigung zum Durchschlagen des Dampfes, ein Druckabfall zu Kondensatrückstauerscheinungen in den Heizkammern' der Verdampfer.

Nachteilig ist weiterhin, daß. aufgrund der.Druckdifferenz zwischen den Verdampferstufen, die durch die Kondensatsäule abgesperrt werden muß, eine Apparatehöhe von 8 bis 10 m erforderlich ist. Dabei muß der Kondensataustritt der Siphon-Kondensatableiter im unteren Drittel der Verdampferheizkammer angeordnet sein. Um diese Forderung zu erfüllen, müssen entweder 3 - 6 m tiefe Baugruben und/oder Deckendurchbrüche oder dgl. angelegt werden.

Der mit der Errichtung dieser Siphon-Kondensatabscheider verbundene Aufwand ist im Verhältnis zu der zu erreichenden Energieeinsparung relativ hoch«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Ableitung und gleichzeitigen Entspannung von relativ großen Kondensatmengen aus Systemen mit geringem Überdruck zu entwickeln, um mit relativ geringem Investitions» und Instandhaltungsaufwand sowie hoher Schutzgüte eine weitgehend optimale Ausnutzung des in Verdampferanlagen als Wärmeträger eingesetzten Dampfes zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung · .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den als Wärmeträger zur Beheizung von Verdampferanlagen eingesetzten Dampf weitgehend optimal zu nutzen und aus den anfallenden relativ großen Kondensatmengen -durch eine dampffreie Ableitung und gleichzeitige Entspannung in einer Vorrichtung mit relativ geringem Platzbedarf, die auch bei Druck-Schwankungen sicher und stabil arbeitet, teilweise als Entspannungsbrüden zurück zu gewinnen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das in einer Verdampferanlage anfallende Kondensat mit einem Druck von 70 - 476 kPa und einer Temperatur von 90-150 C tangential in den unteren Teil eines horizontal geteilten senkrecht stehenden zylindrischen Behälters eintritt und . durch einen konzentrisch angeordneten, vom oberen weit in den- unteren Behälterteil hineinragenden Überströmkanal in den oberen Behälterteil-strömt. Die Strömungsgeschwindigkei.t des zu entspannenden Kondensates durch den überströmkanal wird durch einen im oberen Ende des Überströmkanals angeordneten kegelförmigen Schließkörper reguliert* Das

durch diese ringspaltförmige Überströmöffnung in den oberen Behälterteil eintretende .Kondensat sammelt sich in einem mit teilweise entspanntem Kondensat gefüllten Brüdenabscheider, der konzentrisch unmittelbar auf der horizontalen Trennwand angeordnet ist und fließt über dessen obere Begrenzungskante seitlich aus dem oberen Behälterteil ab.

Im oberen Behälterteil liegt ein um etwa 30 - 80 kPa geringerer Druck als im unteren Behälterteil vor. Infolgedessen bildet sich, bedingt durch die mit dem Eintritt des Kondensates in den oberen Behälterteil einsetzende Eigenverdampfung, Entspannungsbrüden, der aus dem im Kopf der Vorrichtung angeordneten Stutzen zur weiteren Verwendung abgezogen wird« Das entsprechend der Druckdifferenz entspannte Kondensat fließt kontinuierlich seitlich aus dem oberen Behälterteil zum Kondensatsammelbehälter bzw· zu einer nachgeschalteten Vorrichtung, in der es gegebenenfalls einer nochmaligen erfindungsgemäßen Entspannung unterworfen wird, ab.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in vorteilhafter Vifeise in einer Vorrichtung, die erfindungsgemäß aus einem horizontal geteilten senkrecht stehenden zylindrischen Behälter besteht, dessen oberer und unterer Teil durch einen konzentrisch angeordneten, weit in den unteren Teil hineinragenden kreisförmigen Überströmkanal miteinander verbunden sind.

Der Überströmkanal ist am oberen Ende mit einem sich nach unten verjüngenden kegelförmigen Schließkörper mit einem Gesamtöffnungswinkel von 60 - 120 ° und einer auf der horizontalen Trennwand im oberen Behälterteil, dem Kondensatentspannungsteil, befestigten Absperrplatte mit einer sich kreisförmig erweiternden, dem Schließkörper entsprechenden Kegelsitzöffnung, deren engster Durchmesser dem des Überströmkanals entspricht, verschließbar* Der Schließkörper ist über eine zentrisch gelagerten Betätigungsstange

mit einem etwa in der Höhe des Kondensateintrittsstutzens im unteren Behälterteil, dem Kondensateintrittsteil, konzentrisch angeordneten kreisringzylinderförmigen Auftriebskörper starr über mehrere radial angeordnete Rotationsbleche verbunden.

Auf dem im Kondensatentspannungsteil angeordneten Schließkörper ist zentrisch eine Anzeigestange mit einer Anzeige·" markierung, die durch seitlich im Kondensatentspannungsteil befindliche Schaugläser sichtbar ist, befestigt.

Das gesamte Absperrsystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bestehend aus Auftriebskörper, Betätigungsstange und Schließkörper mit Anzeigestange, wird im Boden und im Kopf der Vorrichtung lose geführt, so daß eine axiale Verschiebung und rotierende Bewegungen möglich sind,,'

Der in der horizontalen Trennwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnete kreisförmige Überströmkanal ist im oberen Teil des Behälters, im Kondensatentspannungsteil, von einem wehrartigen Brüdenabscheider umgeben. An der Un-

p terkante dieses Brüdenabscheiders können mehrere etwa 1 cm" große Öffnungen angeordnet sein*

Zur Ableitung der nichtkondensierbaren Gase befindet sich im Kondensateintrittsteil unterhalb der horizontalen Trennwand ein Entlüftungsstutzen. Ein im Boden des Kondensateintrittsteiles angeordneter Restentleerungsstutzen ermöglicht das Ablassen der Kondensatrückstände_e

Ausführungsbeispiel

Figur 1: Schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Figur 2: Längsschnitt durch das Absperrsystem zwischen ' Kondensateintrittsteil und Kondensatentspannungsteil im geschlossenen Zustand

Figur 3: Draufsicht auf die Ebene des Kondensateintritts in den Kondensateintrittsteil

Pigur 4: Schema für die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen einer Mehrstufenverdampferanlage (einstufige Entspannung)

Pigur 5: Schema für die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer Vierstufen-Verdampferanlage (mehrstufige Entspannung)

Bei der Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt das Kondensat mit einem Druck von 125 - 295 kPa und einer Temperatur von 105 - 135 ⁰C tangential durch den Kondensateintrittsstutzen 3 in den Kondensateintrittsteil . •1 ein«, Der Auftriebskörper 10 ruht in seiner tiefsten, Stellung, so daß der Überströmkanal 7 durch den fest auf

der Absperrplatte 9 aufliegenden Schließkörper 8 (Pigur 2) . verschlossen ist.

Die Masse des aus Schließkörper 8 mit Anzeigestange 13, Betätigungsstange 12 und Auftriebskörper 10 bestehenden Absperrsystems ist so bemessen, daß eine Öffnung des Überströmkanals 7 durch Anheben des Auftriebskörpers 10 und des Schließkörpers 8 bei zu geringem Kondensatstand im Kondensateintrittsteil erst erfolgt, wenn sich der 1,2 bis 1,5-fache Wert der zwischen Kondensateintritt und Kondensataustritt anliegenden Druckdifferenz eingestellt hat·

Mit dem Ansteigen des Kondensatspiegels im Kondensatein~ trittsteil 1 entweichen einerseits die im Kondensateintrittsteil 1 vorhandenen nichtkondensierbaren Gase durch '. den unterhalb der horizontalen Trennwand 6 angeordneten Entlüftungsstutzen 19 und andererseits erfolgt ein Anwachsen der auf den Auftriebskörper TO wirkenden Auftriebskraft, bis sich der Schließkörper 8 über die Betätigungsstange 12 von der Absperrplatte 9.abhebt und eine ringspaltförinige Überströmöffnung freigibt·

. Das tangential in den Kondensat.eintrittsteil 1 einströmen- · de Kondensat trifft zunächst auf.die Rotaticnsbleche 11, die aus hochkant gestellten radial angeordneten Flacheisen bestehen und den kreisringzylinderförmigen Auftriebskörper 10 mit der Betätigungsstange 12 verbinden, und versetzt das Absperrsystem in eine leichte Rotationsbewegung. Durch diese während der Punktion der Vorrichtung andauernde Rotation erfolgt ein ständiges nachschleifen der Dichtfläche zwischen Schließkörper 8 und Absperrplatte 9· '

Diese Rotationsbewegung sowie das Abheben des Schließkörpers 8 werden über eine zentrisch auf dem Schließkörper 8 angeordnete Anzeigestange 13, die in Höhe der seitlich in der Wandung des Kondensatentspannungsteiles 2 angeordneten Schaugläser 17 mit einer Anzeigemarkierung 14 versehen ist, sichtbar gemacht«

Das gesamte Absperrsystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bestehend aus Auftriebskörper 10, Betätigungsstange 12 und Schließkörper 8 mit Anzeigestange 13, wird im Boden 18 und Kopf 16 der Vorrichtung lose geführt, so daß die erforderliehe axiale Verschiebung und rotierenden Bewegungen möglich sind»

Mit dem Eintreten des Kondensats in den Kondensatentspannungsteil 2 setzt infolge des hier vorliegenden niedrigen Druckes eine Eigenverdampfung im Kondensat ein, bei der etwa 2 % der eintretenden Kondensatmenge in den dampfförmigen Zustand übergehen» Der entstehende Dampf tritt aufgrund, des Dichteunterschiedes aus dem Kondensat aus und wird als Entspannungsbrüden durch den im Kopf des Kondensatentspannungsteiles 2 angeordneten Stutzen 5 abgezogen und der weiteren Verwertung als Wärmeträger in ein Dampfleitungssystem mit einer niedrigeren Druckstufe eingespeist«

Das durch den überströmkanal 7 in den Kondensatentspannungsteil 2 eintretende Kondensat sammelt sich in dem mit teil-

• weise entspanntem Kondensat gefüllten wehrartigen Brüdenabscheider 15_S der die Trennung des sich bildenden Entspannungsbrüden vom Kondensat unterstützt, und läuft kontinuierlich über die obere Begrenzungskante und durch die in der Unterkante angeordneten 6 bis 8 etwa 1 cm großen Öffnungen 20 des Brüdenabscheiders 15 durch den seitlich im Kondensatentspannungsteil 2 angeordneten Kondensataustrittsstutzen 4 zu einem Kondensatsammelbehälter oder bei einer stufenweisen Kondensatentspannung in eine nachgeschaltete erfindungsgemäße Vorrichtung.

Claims (3)

• Erf ind'ungsanspruch

1. Verfahren zur kontinuierlichen Ableitung und Entspannung von relativ großen Kondensatmengen aus Systemen mit geringem Überdruck, dadurch gekennzeichnet, daß Kondensat mit einem Druck von 70 - 476 kPa und einer Temperatur von 90-150 C tangential in den unteren Teil eines horizontal geteilten senkrecht stehenden zylindrischen Behälter? eintritt und durch einen konzentrisch angeordneten, vom oberen Behälterteil bis weit in den unteren Behälterteil hineinragenden Überströmkanal, eine durch einen im oberen Ende des Überströmkanals angeordneten kegelförmigen Schließkörper gebildete ringspaltförmige Überströmöffnung und einem mit entspanntem Kondensat gefüllten, konzentrisch auf der horizontalen Trennwand angeordneten Brüdenabscheider in den oberen Behälterteil, in· dem ein um -etwa 30 - 80 kPa niedrigerer Druck als im unteren Behälterteil vorliegt, strömt und der entstehende Entspannungsbrüden aus dem Kopf und das entspannte Kondensat seitlich aus dem oberen Behälterteil kontinuierlich abgezogen werden»

2· Yorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kondensatentspannungsteil (2) und Kondensateintrittsteil (1) eines horizontal geteilten senkrecht stehenden zylindrischen Behälters durch einen von der horizontalen Trennwand (6) ausgehenden in den Kondensateintrittsteil (1) hineinragenden kreisförmigen Überströmkanal (7), der durch ein im Kopf und Boden des Behälters lose geführtes Absperrsystem, bestehend aus einem am oberen Ende des Überströmkanals (7) angeordneten, sich nach unten verjüngenden kegelförmigen Schließkörper (8) mit einer zentrisch angeordneten nach unten in den Kondensateintritts'teil (1) führenden Betätigungsstange (12) und einem in der Höhe des Kondensateintrittsstutzens (3) starr mit mehreren radial angeordneten Rotationsblechen (11) an der Betätigungs-

stange (12) befestigten kreisringzylinderförmigen Auftriebskörper (10), verschließbar und von einem konzentrisch auf der horizontalen Trennwand (6) angeordneten,

an der Unterkante mit mehreren etwa 1. cm großen Offnungen (20) versehenen Brüdenabscheider (15) umgeben ist, verbunden sind, wobei im Kondensateintrittsteil (1) über dem Kondensateintrittsstutzen (3) ein Entlüftungsstutzen (19) und im Kondensatentspannungsteil (2) seitlich ein Kondensataustrittsstutzen (4) und im Kopf ein Entnahmestutzen für Entspannungsbrüden (5) angeordnet sind»

3· Vorrichtung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Schließkörper (8) angeordnete Verbindungsstange zur oberen Führung (16) als mit einer Anzeigemarkierung (14) versehene Anzeigestange (Ί3) ausgebildet ist. '

Hierzu.. 6l..Setien Zeichnungen