DE19506311A1

DE19506311A1 - Dampfmischenmaschine

Info

Publication number: DE19506311A1
Application number: DE19506311A
Authority: DE
Inventors: Yuyao Qin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-08-29

Description

Verdampfer mit Dampfstrahl-Brüdenverdichtung kann wegen seines hohen Energiever brauches (500 MJ/m³ Produktionswasser bei der Meerwasserentsalzung) nur für kleine bis mittlere Leistung benutzt werden. Verdampfer mit mechanischer Brüdenverdichtung verbraucht niedrige Energie (150-180 MJ/m³, dagegen ist der Energieverbrauch bei MSF (Multi-Stage-Flash Evaporating) 210-300 MJ/m³), aber nachteilig verbraucht dieser Verdampfer elektrische oder mechanische Energie.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, der große Teil der von Verdampfer mit mechanischem Brüdenverdichtung verbrauchte elektrische oder mechanische Energie durch thermische Energie von Dampf zu ersetzen und die Steigerung des gesamten Energieverbrauch zu vermeiden.

Dieses Problem wird durch die Ersetzung des mechanischen Verdichters durch der im Patentanspruch aufgeführten Dampfmischenmaschine gelöst: der aus dem Verdampfer nach dem Aufheizen bis zur Siedentemperatur entweichende Brüden (D_B in Abb. 2) ist zu den Niederdruckdampfzulauf der Dampfmischenmaschine (2 in Abb. 3) und der überhitzte Frischdampf (D_F in Abb. 2) aus einem Dampfkessel von höherem Druck und höherer Temperatur ist zu den Hochdruckdampfzulauf (1 in Abb. 3) geleitet, in der Dampfmischenmaschine werden sie zusammen gemischt und dadurch werden der Druck und die Temperatur des Brüden gesteigert. Ein Teil des gemischten Dampfs (D_m1 in Abb. 2) aus die Dampfmischenmaschine tritt in die Heizkammer des gleichen Verdampfers ein und kondensiert unter Wärmeabgabe an die Lösung, der übrige Teil (D_m2 in Abb. 2) des gemischten Dampfs tritt in die Heizkammer von anderem Verdampfers ein. Auf diesem Wege gelingt es, Frischdampf zwei oder mehr Male benutzt werden zu können. Um die Kondensationsmöglichkeit bei der Mischung zu vermeiden, kann der Brüden vor seinem Eintritt in der Dampfmischmaschine durch einen Vorwärmer zu überhitztem Dampf erwärmt werden.

Zahlreiche thermische Verdampfer sind in der chemischen- und Lebensmittelindustrie benutzt, z. B. bei der Meer- und Abwasserentsalzung, in Zuckerfabriken, in Zellstoffs fabriken, bei der Milchkonzentration usw. Die Energieseffizienz von thermischen Verdampfern ist im allgemeinen niedriger als 7%. Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß eine Mehrstufen-Verdampferanlage mit Hilfe der Dampfmischenmaschine in alle thermische Verdampfungsverfahren exklusiv der Verdampfer mit mechanischer Brüden-verdichtung eingesetzt werden kann, damit der Energieverbrauch des Produktes um 35% bis 65% reduziert wird. Dieser Vorteil wird durch den Vergleich zwischen zwei verschiedenen Verfahren, die jeweils in Abb. 1 und Abb. 2 dargestellt werden, beispielsweise veranschaulichtet. In Abb. 1 ist eine in Meerwasserentsalzung benutzte Mehrstufen-Verdampferanlage mit PR=8 (Performance Ratio = kg Trinkwasser/ kg Frischdampf) dargestellt, bei diesem Verfahren ist der Druck des Frischdampfs aus einem Dampfkessel durch einen Druckminderventil von 600 -800 kPa auf 140-150 kPa zu reduzieren. In Abb. 2 ist das durch die Erfindung verbesserte Verfahren, hier dagegen ist der Druck des Frischdampfs aus einem Dampfkessel durch die Dampfmischenmaschine von 600-800 kPa auf 143 kPa zu reduzieren, und gleichzeitig ist der Druck und die Temperatur des Brüden aus der ersten Verdampferanlage durch die Dampfmischenmaschine jeweils von 101,3 kPa auf 143 kPa und von 100°C auf 110°C gesteigert, mit diese Temperaturdifferenz von 10 K zwischen dem gemischten Dampf und dem Brüden kann eine Dreistufen-Fallfilmverdampferanlage betrieben werden. In Abb. 1 und 2 ist D_F Frischdampf, D_B Brüden, W_S Meerwasser, D_m1 und D_m2 sind gemischter Dampf, W_T1 und W_T2 Produktionswasser. Folgend sind die Vergleichsergebnisse:

1. Die hinzufügte Anlagen, die hauptsächlich eine Dampfmischenmaschine und eine Dreistufen-Verdampferanlage enthalt, sind durch den Rechteck von Strich umfangen.
2. Der gesteigerte Energieverbrauch ist die elektrische Antriebskraft für hinzugefügten Anlagen, dieser Energieverbrauch ist sehr niedrig, da die Dampfmischenmaschine wie ein mechanischer Verdichter mit Druckverhältnis von 1 oder kleiner als 1 ist.
3. Das Vergleichsergebnis der Produktionsfähigkeiten kann durch folgende Rechnungen bestimmt werden. Es ist angenommen:
Frischdampfmassestrom von D_F in Abb. 1 und Abb.2: m_DF = 100 kg/s;
Druck von D_F: P_DF = 600 kPa; Temperatur von D_F: T_DF = 160°C;
Druck von D_m1 und D_m2: pm = 143,3 kPa; Temperatur von D_m1 und D_m2: T_m = 110°C;
Massestrom von D_m1: m_Dm1 = 100 kg/s; Druck von D_B: P_DB = 101,3 kPa;
Temperatur von D_B: T_DB = 100°C, dann:
Massestrom von D_m2: m_Dm2 = 185 kg/s; Massestrom von D_B: m_DB = 185 kg/s;
Massestrom von W_T1: m_T1 = 100 × 8 = 800 kg/s;
Massestrom von W_T2: m_T2 = 185 × 3 = 555 kg/s.

Die Produktionsfähigkeit ist um 70% gesteigert. Wenn aller gemischte Dampf zur ersten Verdampferanlage und ein Teil des Brüden D_B von 100 kg/s aus der ersten Verdampferan lage als Frischdampf zur zweiten Verdampferanlage geleitet werden, und eine Vier- oder Fünfstufen-Verdampferanlage mit automatischem Reinigungssystem und von höherem Wärmedurchgangskoeffizient eingesetzt wird, kann die Produktionsfähigkeit fast um 140% oder 170% gesteigert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung - Rotationsdampfmischenmaschine - ist in Abb. 3 dargestellt und wird im folgenden naher beschrieben. Sie ist konstruktiv sehr ähnlich dem Rotationsverdichter. Im Gehäuse (3 in Abb. 3) dreht sich ein mit der Exzentrizität gelagerter Rotor (4 in Abb. 3), in dessen Nuten Schieber (5 in Abb. 3) liegen, die ihre Fliehkraft nach außen drückt. Dabei entstehen in dem sichelförmigen Raum zwischen Rotor und Gehäuse veränderliche Zellen (6 in Abb. 3). Bei einer Drehung einer Zelle im Gegenuhrzeigersinn ergeben sich folgende in p - V Programm dargestellte Arbeits vorgänge:
C - D(E): das Ansaugen von Niederdruckdampf aus Niederdruckdampfzulauf (2 in Abb. 3) durch Raumvergrößerung zwischen den Kanten C und D;
D(E) - F(A): das Dampfmischen und Drucksteigern zwischen den Kanten E und F durch den Hochdruckdampf aus Hochdruckdampfzulauf (1 in Abb. 3), der Druck von gemischtem Dampf ist durch einen Druckminderventil oder anderen Ventil an dem Hochdruckdampf-zulauf eingestellt;
F(A) - B: das Ausschieben von gemischtem Dampf nach dem Ablauf für gemischten Dampf (7 in Abb. 3) durch Raumverkleinerung zwischen den Kanten A und B.

Durch die kontinuierliche Drehung von allen Zellen kann die Rotationsdampfmischen maschine den Niederdruckdampf mit Hochdruckdampf zusammen mischen.

Wenn ein hinzugefügter Hochdruckdampfzulauf, dessen Öffnen und Schließen automatisch gesteuert ist, an einen Einstufigen Kolbenverdichter angeordnet wird, kann eine Kolbendampfmischenmaschine hergestellt werden.

Claims

Mechanisch betriebene Dampfmischenmaschine, die den Niederdruckdampf mit dem Hochdruckdampf zusammen mischen kann und zur Ersetzung des Verdichters in Verdampfer mit Brüdenverdichtung benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sorten von Dampfzuläufe, eine für Niederdruckdampf und die andere für Hochdruckdampf, und ein Ablauf für gemischten Dampf angeordnet werden.