DE19728819A1 - Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder Flüssigkeitsmengen aus Gas- und Flüssigkeitsströmen - Google Patents
Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder Flüssigkeitsmengen aus Gas- und FlüssigkeitsströmenInfo
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- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder
Flüssigkeitsmengen aus Gas- und Flüssigkeitsströmen an Dampferzeugern
und mit diesen verbundenen Anlagen, wobei in einer Wärmetauschkammer,
in der sich von Kühlwasser durchströmte Rohrschlangen befinden, Dampf
aus Abschwadungen kondensiert und das Kondensat im unteren Bereich der
Wärmetauschkammer abgeführt wird.
Zum Betreiben von Dampferzeugern, z. B. von Dampfkesseln ist, es erfor
derlich, daß das hierzu verwendete Speisewasser mit Hilfe einer Druckent
gasung weitgehend von Sauerstoff und Kohlendioxid gereinigt wird. Hierzu
werden erhebliche Mengen an Energie und Wasser benötigt. Das Wasser
wird dabei auf etwa 103°C erhitzt und am höchsten Punkt des Druckentga
sungsbehälters schwadet bei der sogenannten adiabatische Nachverdamp
fung kontinuierlich ein Gemisch aus Wasserdampf, Sauerstoff und
Kohlendioxid ab.
Im Stand der Technik ist es bekannt, die austretenden Abschwadungen zu
nutzen indem der Dampf einer Wärmetauschkammer zugeführt wird, in der
diese Abschwadungen kondensieren, wobei ein Teil der Wärme genutzt
wird. Damit kann zwar eine gewisse Energieeinsparung erreicht werden, das
kondensierte und noch warme Wasser wird jedoch ungenutzt abgeleitet, so
daß noch eine erhebliche Energie- und Wassermenge für die Druckentga
sung erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit
dem eine hohe Energie- und Wassereinsparung beim Betrieb von
Hochdruckdampfkesselanlagen erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung die Aufgabe mit den in den Patentan
sprüchen angegebenen Merkmalen.
Nach der erfindungsgemäßen Lehre wird der in Form von Abschwadungen
aus dem Druckentgasungsbehälter austretende Dampf in einer Wärme
tauschkammer unter starker Verwirbelung kondensiert, wobei er nach unten
geführt wird und die infolge der Erhitzung aus dem Wasser ausgetretenen
Gase nach oben zurückströmen. Das Kondensat wird dabei in einem
geschlossenen System gehalten und dem Speisewasser für die Druckentga
sung unmittelbar wieder zugeführt, ohne daß es mit der Luft in Kontakt
kommt. Die Druckentgasung für das Kondensat benötigt deshalb bedeutend
weniger Energie.
Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, daß auf die
Wärmetauschkammer ein zusätzlicher Kondensor aufgesetzt wird, in dessen
Rohrschlangen kaltes Wasser mit einer Temperatur von beispielsweise 10°C
eingeleitet wird. In diesem zusätzlichen Kondensor wird das aus dem
Wärmetauscher ausströmenden Gemisch aus Dampf und den Gasen O2 und
CO2 stark abgekühlt, so daß hier ein Unterdruck entsteht, wodurch die sich
im oberem Bereich der Wärmetauschkammer befindenden Gase zusätzlich
nach oben gesaugt werden und in die Atmosphäre ausströmen können. Vor
und nach dem zusätzlichen Kondensor ist jeweils noch eine einseitig
wirkende Verriegelung angebracht, so daß auch bei einem innerem Unter
druck keine Luft in das System zurückströmen kann.
Dabei verhindert die nach dem zusätzlichen Kondensor angebrachte Verrie
gelung das Eindringen von Luft von außen in das System, während die
Verriegelung zwischen Wärmetauschkammer und Kondensor verhindert,
daß bei einem in der Wärmetauschkammer auftretendem Unterdruck die sich
im Kondensor befindenden Gase in die Wärmetauschkammer zurückströmen
können und dadurch die Wirksamkeit der Entgasung verringern würden.
Eine weitere einseitig wirkende Verriegelung ist im Gasaustrittsrohr, durch
das die Gase aus der Hülse in den Kondensor geleitet werden, angeordnet.
Damit wird ein Rückströmen des Gas-Dampf-Gemisches aus dem Konden
sor in die Wärmetauschkammer auch beim Abpumpen des Kondensates aus
der Wärmetauschkammer, wodurch in der Hülse ein Unterdruck auftritt,
verhindert.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine hohe Energie- und Wassereinsparung
aus. Gleichzeitig gelingt eine starke Verbesserung der Entgasung um
mehrere Zehnerpotenzen. Durch Versuche an bestehenden Kraftwerksanla
gen konnte nachgewiesen werden, daß das aus diesem System austretende
Speisewasser lediglich 32 micro-g Sauerstoff pro Liter aufweist, während
bei den bekannten Einrichtungen zur Druckentgasung das Speisewasser
noch 15 bis 30 mg Sauerstoff enthält.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher
erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anord
nung in der Grundvariante,
Fig. 2 eine Anordnung mit zusätzlichem Kondensor
und
Fig. 3 ein Flußdiagramm des Wärme- und Flüssigkeitsrückgewin
nungsprozesses.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besteht aus einer Wärmetauschkam
mer 1, in der innerhalb der Rohrschlangen 2 eine Hülse 4 angeordnet ist, die
unten geöffnet ist oben mit einem Deckel verschlossen ist, der eine kleine
Öffnung aufweist, die mit einem nach oben gerichteten Gasaustrittsrohr 5
versehen ist. Der im oberen Bereich der Wärmetauschkammer 1 eintretende
Dampf wird dabei mit starker Umwirbelung außerhalb der Hülse 4 an den
vom Kühlwasser durchströmten Rohrschlagen 2 vorbei nach unten geführt,
wobei die im Dampf enthaltenen O2- und CO2-Gase nach oben entweichen
können, der Dampf kondensiert und das Kondensat 3 wird im unterem
Bereich der Wärmetauschkammer 1 gesammelt. Das Kondensat 3 wird über
ein Ablaufrohr 6 abgeführt, das von unten in die Flüssigkeit ragt. Die Höhe
des Flüssigkeitsstandes wird dabei mit einer hier nicht dargestellten
Füllstandsregeleinrichtung so geregelt, daß die Öffnung des Abflußrohres 6
immer unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche bleibt. Das Abflußrohr 6 ist mit
einer einseitig wirkenden Verriegelung 7.1 versehen, um das Zurückströmen
des Kondensates 3 verhindert, das aus der Flüssigkeit entweichende Gasge
misch kann durch das Gasaustrittsrohr 5 entweichen. Die am oberen Ende
des Gasaustriftsrohres 5 angeordnete einseitig wirkende Verriegelung 7.2
verhindert das Rückströmen der Gase in die Wärmetauschkammer 1.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist an der höchsten Stelle der
Wärmetauschkammer ein zusätzlicher Wärmetauscher 10 angebracht, der
mit zwei einseitig wirkenden Verriegelungen 7.2, 7.3 versehen ist, die an
seinem Eingang und Ausgang angeordnet sind. Dieser zusätzliche Wärme
tauscher 10 bildet die kälteste Stelle im System, so daß dort ein starker
Unterdruck auftritt und das Gasgemisch, das die auszusondernden Gase CO2
und O2 enthält, aus der Wärmetauschkammer 1 in den zusätzlichen Wärme
tauscher 10 gesaugt werden.
Fig. 3 erläutert den Energie- und Materialfluß der erfindungsgemäßen
Energie- und Flüssigkeitsrückgewinnung beim Betreiben einer Dampfkes
selanlage. Die aus dem Speisewasserbehälter 11 bei der Druckentgasung
austretenden Abschwadungen werden der Wärmetauschkammer 1
zugeführt. Aus dem durch die Wärmetauschkammer 1 verlaufenden
Kühlwasserstrom kann die dort aufgenommene Wärmeenergie in das
Zusetzwasser für die Druckentgasung oder in eine Fernwärmetrasse einge
speist werden. Das aus der Wärmetauschkammer 1 austretende, nur wenig
abgekühlte und stark entgaste Kondensat wird direkt dem Druckentgasungs
behälter 11 zugeführt. Damit gelingt es, Wärme und Wasser aus den
Abschwadungen dem Prozeß wieder zuzuführen und somit die bei den
bekannten Verfahren auftretenden Wärme- und Wasserverluste, die durch
die Abkühlung dieses Mediums und durch die dort erforderliche Zuführung
von Zusetzwasser für die Druckentgasung verursacht werden, fast vollstän
dig zu vermeiden.
1
Wärmetauschkammer
2
Rohrschlangen
3
Kondensat
4
Hülse
5
Gasaustrittsrohr
6
Abflußrohr
7
einseitig wirkende Verriegelung
8
Kühlwasserzulauf
9
Kühlwasserablauf
10
Zusatzwärmetauscher
11
Druckentgasungsbehälter
12
Pumpe
Claims (3)
1. Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder Flüssigkeitsmengen aus
Gas- und Flüssigkeitsströmen an Dampferzeugern und mit diesen verbunde
nen Anlagen, wobei in einer Wärmetauschkammer (1), in der sich
Rohrschlangen (2) befinden, Dampf aus Abschwadungen kondensiert und
das Kondensat im unteren Bereich der Wärmetauschkammer (1) abgeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf im oberen Bereich der
Wärmetauschkammer (1) eingeleitet und unter starker Verwirbelung
kondensiert, dabei von Gasen getrennt wird, und in einem ersten Strom nach
unten geführt wird, und die aus dem Kondensat austretenden Gase in einem
nach oben verlaufenden Gasstrom aus der Wärmetauschkammer (1) heraus
geführt werden und die aus dem Kondensat austretenden Gase zusätzlich in
einem getrenntem, zweiten Gasstrom noch oben geführt werden und daß die
Gasströme jeweils mit einseitig wirkenden Verriegelungen (7.2) am
Rückstrom in die Wärmetauschkammer gehindert werden und daß das
Kondensat (3) über eine Abflußleitung, deren Eingang sich ständig unter der
Flüssigkeitsoberfläche des Kondensates (3) befindet, und die Mittel enthält
zur Verhinderung des Rückströmens, aus der Wärmetauschkammer (1)
geleitet und unmittelbar dem Druckentgasungsbehälter zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konden
sat im unterem Bereich der Wärmetauschkammer (1) auf eine vorgegebene
Füllstandshöhe eingeregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
aus der Wärmetauschkammer (1) austretende Gemisch aus Dampftesten und
Gasen einem zusätzlichen, kleineren Wärmetauscher (10), der sich oberhalb
der Wärmetauschkammer (1) befindet und der am Eingang und am Ausgang
mit einer einseitig wirkenden Verriegelung (7.2, 7.3) versehen ist, zugeführt
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997128819 DE19728819A1 (de) | 1997-07-05 | 1997-07-05 | Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder Flüssigkeitsmengen aus Gas- und Flüssigkeitsströmen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997128819 DE19728819A1 (de) | 1997-07-05 | 1997-07-05 | Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder Flüssigkeitsmengen aus Gas- und Flüssigkeitsströmen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19728819A1 true DE19728819A1 (de) | 1999-02-04 |
Family
ID=7834797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997128819 Withdrawn DE19728819A1 (de) | 1997-07-05 | 1997-07-05 | Verfahren zur Nutzung von Wärme- und/oder Flüssigkeitsmengen aus Gas- und Flüssigkeitsströmen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19728819A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105258334A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-01-20 | 郭红伟 | 一种加热设备余热回收装置 |
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-
1997
- 1997-07-05 DE DE1997128819 patent/DE19728819A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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Ipc: F22D 1/50 |
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