DE2059736C3 - Verfahren zum Verhindern oder Herabsetzen der Bildung von Verkrustungen im Destillationsgefäß von Salzwasser-Destillationsvorrichtungen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern oder Herabsetzen der Bildung von Verkrustungen, die innerhalb des mn einem Heizmedium beheizten, zu verdampfendes Salzwasser aufnehmenden Destillationsgefäßes von Destillationsvorrichtungen, in denen Frischwasser aus Salzwasser gewonnen wird, auftreten, durch Einleiten von Destillat in das Destillationsgefäß sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die hierbei zur Anwendung kommenden Destillationsiapparaturen enthalten in einem Destillationsgefäß einen Verdampferteil mit Heizvorrichtungen für die zu destillierende Flüssigkeit, einen Kondensationsteil mit Dampfkühlvorrichtungen und eine Pumpvorrichtung zum Abziehen von Destillat aus dem Kondensationsteil und werden nachstehend als »Destillationsapparaturen des oben beschriebenen Typs« bezeichnet.

Destillationsapparaturen dieses Typs arbeiten normalerweise mit einer vorbestimmten Kombination von Arbeitsbedingungen, beispielsweise bei bestimmten Temperaturen und Drucken im Gefäß für die Verdampferund Kondensationsteile. Diese Bedingungen können sich beispielsweise durch einen Anstieg der Temperatur des Gefäßes ändern, ohne daß die Qualität des Destillats unter einen gewünschten Wert fällt. Die Gefäßtemperatur kann jedoch auch Werte erreichen, bei denen die gelösten Verunreinigungen, beispielsweise Salz bei der Gewinnung von Frischwasser aus Salzwasser aus der Losung ausgefallt werden und zu Ansatzbilduri£ an den Heizflächen dev Verdampfers führen. Diese Ansatzbildung beeinträchtigt die Wärmeübertragungseigenschaften der Heizflächen und erfordert schließlich ein Stillsetzen der Apparatur zwecks Reinigung.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Bildung von Verkrustungen auf den Heizflächen des Verdampfers zu verhindern oder herabzusetzen, wenn die Temperatur im Destillationsgefäß über einen vorbestimmten Wert ansteigt.

ίο Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Verhindern oder Herabsetzen der Bildung von Verkrustungen, die innerhalb des mit einem Heizmedium beheizten, zu verdampfendes Salzwasser aufnehmenden Destillationsgefäßes von Destillationsvorrichtungen, in denen Frischwasser aus Salzwasser gewonnen wird, auftreten, durch Einleiten von Destillat in das Destillationsgefäß, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Temperatur im Destillationsgefäß durch Messung der Temperatur des zum Destillationsgefäß strömenden Heizmediums und/oder Messung der Temperatur des vom Kondensator abströmenden Kühimediums bestimmt wird und daß Destillat zum Salzwasser ins Destillationsgefäß zurückgeführt wird, wenn die Gefäßtemperatur über einen vorbestimmten Wert ansteigt. Vorzugsweise wird die Pumpvorrichtung vor der Rückführung des Destillats ins Destillationsgefäß stillgesetzt.

Es sir.d zwar schon Verfahren bekanntgeworden, mit denen die Bildung von Verkrustungen in Destillationsgefäßen herabgesetzt werden soll. So beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift 1 519 561 ein Verfahren, bei dem das Sieden sowohl bei einer niedrigen Flüssigkeitskonzentration als auch bei niedrigen Temperaturen erfolgt, so daß eine kontinuierliche Kristallbildung aus der Flüssigkeit nicht eintritt. Hier wird aber nichts darüber ausgesagt, wie die Krustenbildung verhindert werden soll in solchen Fällen, in denen die Temperatur innerhalb des Verdampfergefäßes sehr stark ansteigt.

Die österreichische Patentschrift 181 268 und die deutsche Auslegeschrift t 444 322 betreffen im u. esentlichen Konzentrierungsverdampfer und Anlagen, die eine Reihe parallel geschalteter Einheiten aufweisen. Bei dem dort geschilderten Verfahren wird eine Einheit, die einen gewissen Grad der Verkrustung erreicht hat, aus dem normalen Umlauf herausgenommen und statt mit normaler Flüssigkeit mit hoch gereinigtem Destillat oder mit dem Kondensat einer früheren Stufe beschickt. Hierbei handelt es sich um einen zwischengeschalteten Reinigungsprozeß, abgetrennt von der normalen Produktion und dazu bestimmt, auf den Heizflächen abgelagerte Salze, die einen ungestörten Wärmeübergang verhindern, wieder aufzulösen.

Demgegenüber wird beim Verfahren gemäß der Erfindung das Destillat unter Arbeitsbedingungen der Anlage zurückgeführt und die Salzkonzentration auf einem niedrigen Wert gehalten, wobei die Fühlorgane am Heizmedium-Einlaß oder am Kühlmedium-Auslaß das Vorhandensein von Hochtemperaturbedingungen anzeigen, die die Abscheidung von Krusten auf den Wärmeaustauscherflächen auslösen könnten. Damit wäre die Möglichkeit geschaffen, durch geeignete Maßnahmen den unerwünschten Störungen zu begegnen.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler,

^h5 der in der Hestillationsapparatur angeordnet ist und auf eine Temperatur anspricht, die für die Temperatur im Destillationsgefäß kennzeichnend ist, durch Mittel zum Abzweigen von ausgetragenem Destillat zum Ver-

dampferteil, durch Steuervorrichtungen für den Betrieb der Pumpvorrichtungen, wobei der Temperaturfühler mit der Steuervorrichtung verbunden und die Anordnung so getroffen ist, daß bei einem Anstieg der vom Fühler gemessenen Temperatur über einen vorbestimmten Wert die Steuervorrichtung auf Veranlassung der Signale des Temperaturfühlers d.e Pumpe stillsetzt und Destillat zum Verdampfertea abgezweigt, und sich dort mit der Einsatzflüssigkeit vermischt, wodurch die Konzentration der Verunreinigungen in der Einsatzflüssigkeit verringert wird.

Der Temperaturfühler ist vorzugsweise in einer Leitung angeordnet, die das Heizmedium dem Verdampfertei! zuführt. Er spricht auf die Temperatur des Heizmediums an, wobei die Pumpe ausgeschaltet wird, wenn die Temperatur des Heizmediums über einen vorbestimmten Wert ansteigt.

Als Alternative oder zusätzlich kann ein Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des erwärmten Kühlmediums in Verbindung mit der Steuervorrichtung ;o eingesetzt werden, um die Pumpe s'illzusetzen, wenn die Temperatur des erwärmten Kühlmediums über einen vorbestimmten Wert ansteigt.

Vorzugsweise ist außerdem eine Alarmvorrichtung vorgesehen, die von den Temperaturfühlern betätigt wird, wenn die von ihnen angezeigte Temperatur über den genannten vorbestimmten Wert steigt.

Gemäß einer Ausführungsfom, die nachstehend als Beispiel in Verbindung mit der Abbildung beschrieben wird und die schema tisch eine Wasserdestillationsanla- 3c ge zeigt, ist die Erfindung auf eine Destiilationsapparatur des Typs gerichtet, der Gegenstand des deutschen Patents 1 6!9 752 ist und zur Erzeugung von Frischwas ser aus Salzwasser (Sole) dient. Hierbei umschließt ein Destillationsgefäß eine untere Verdampfungskammer 1 und eine obere Verdampfungskammer 2 mit Filtern 3 im Danipfstrom zwischen den Kammern ί und 2. Eine Zuführungsleitung 5 liefert Rohwasser in einen Behälter 4 in dei Verdampfungskammer 1. Eine Pumpe 15, die vom Motor 18 angetrieben wird, dient zum Abziehen von Destillat aus einer Kondensationskammer 20 durch eine Austrittsleitung 13.

Das Destillat wird durch die Leitungen 13 und 14 und die Pumpe 15 einem (nicht dargestellten) Speicherbehälter durch eine Austragsleitur.g !7 zugeführt, !n der ^ Austragsleitung 17 ist ein Regelventil 28 vorgesehen, das den Destillatstrom in der Leitung regelt. Ein Rückschlagventil 29 stellt sicher, daß kein Destillat vom Speicherbehälter zur Pumpe 15 zurückgesaugt werden kann.

Eine Gruppe von Steigrohren 7 ist in der Verdampfungskammer 1 angeordnet und verbindet den Solebehälter 4 der Kammer mit einem Dampfraum la. Ein Heizmedium, z. B. Wasserdampf, wird durch Leitung 11 in die Kammer 1 eingeführt. Es umspült die Rohre 7 und tritt durch Leitung 12 aus. Eine Rückführleitung 6 verbindet die Ausgangsleitung 13 oberhalb der Pumpe 15 mit der Verdampfungskammer 1, wodurch Destillat zum Solespeicher 4 zurückgeführt werden kann. In der Rückführleitung ist ein Flüssigkeitsverschluß in Form eines U-Rohres 23 vorgesehen, um zu verhindern, daß Sole durch die Pumpe 15 zurückgesavigt wird. In der Kondensalionskammer 2 ist eine Gruppe von U-förmigen Rohren 16 angeordnet, die die Kammer 2 durchziehen und für den Durchfluß von Kühlwasser dienen. (15 Diese U-Rohre 16 sind einer Zuführungsleitung 30 und einer Austrittsleitiing 3! angeschlossen.

Ein Ausschalter 22 ist für den Pumpenmotor 18 vorgesehen. Eine Meßvorrichtung fur die Güte des Destillats, bestehend aus Sonde 19 und Salzmesser 21, der durch Leitung 32 mit der Sonde 19 verbunden ist, wie in dem deutschen Patent 1 619 752 beschrieben, ist durch Leitung 33 mit dem Ausschalter 22 verbunden, um unbefriedigendes Destillat über die Rückführleitung 6 in den Behälter 4 der Verdampfungskammer abzulenken. Durch einen Luftejektor 10 wird ein Vakuum im Destillationsgefäß aufrechterhalten und überschüssige Sole aus dem Dampfraum la entfernt, wie in der obengenannten Patentschrift der Anmelderin beschrieben.

Temperaturfühler 34, 35 sind in der Eintrittsleitung 11 für das Heizmedium und in der Austrittsleitung 31 für das Kühlmedium angeordnet. Diese Temperaturfühler sind mit dem Motorschalter 22 über Leitungen 36 bzw. 37 verbunden. Die Fühler 34, 35 sind so ausgebildet, daß ihre Signale den Motor 18 abschalten, wenn die von einem der Fühler 34,35 angezeigte Temperatur einen vorbestimmten Wert erreicht. Ferner betätigen die Fühler 34, 35 eine Alarmvorrichtung (nicht dargestellt), so daß der Bedienungsmann der Anlage die entsprechenden Maßnahmen ergreifen kann.

In der Zuführungsleitung 5 ist ein Mengenmesser 38 angeordnet, der die dem Behälter 4 zugeführte Sole menge mißt und mit dem Motorschalter so verbunden ist, daß der Pumpenmotor zusätzlich durch die zugeführte Solemenge gesteuert wird, wie in der deutschen Auslegeschrift 1 642 531 beschrieben. Der Mengenmesser 38 ist mit einem Regelventil 39 verbunden, das einen stetigen Zufluß zum Behälter 4 sicherstellt.

Die Destillation wird in üblicher Weise in der Apparatur durchgeführt. Das Destillat wird durch die Pumpe 15 aus der Kpndensationskammer 2 abgezogen, und die überschüssige, stärker konzentrierte Sole wird aus dem Dampfraum la über die Leitung 9 durch den Luftejektor 10 abgezogen. Wenn die Temperatur des Heizmediums oder des erwärmten Kühlmediums über einen vorbestimmten Wert steigt, wird die Pumpe durch die Signale des jweiligen Fühlers abgeschaltet und Destillat über Leitung 6 zum Behälter 4 der Verdampfungskammer abgelenkt, wo es sich mit dem rohen Einsatzwasser mischt. Die Salzkonzentration des Rohwassers wird auf diese Weise verringert und die Wahrscheinlichkeit der Ansat7bildung an der Außenfläche der Steigrohre 7 stark vermindert. Die Fühler betätigen ferner die Alarmvorrichtung, so daß der Bedienungsmann der Anlage die entsprechenden Maßnahmen ergreifen kann. Natürlich beeinflußt die Temperatur des Heizmediums direkt die Temperatur im Gefäß. Insbesondere erhöht eine übermäßig hohe Temperatur des Heizmediums die Temperatur im Gefäß über einen gewünschten Wert, wodurch sich eine unerwünschte Ausfällung aus der Sole ergibt. Die Temperatur des durch die Austrittsleitung 31 ausströmenden erwärmten Kühlmediums zeigt im allgemeinen die im Gefäß der Destillationsapparatur herrschende Temperatur an. Wenn die Temperatur im Gefäß übermäßig hoch ist, liegt die Temperatur des ausströmenden Kühlmediums über einem vorbestimmten Wert.

Mit dem Anstieg der Temperatur des Heizmediums wird natürlich die Verdampfung verstärkt, so daß die Salzkonzentration der überschüssigen Sole steigt. Die Erfindung ist daher sehr vorteilhaft, wenn die Temperatur des Heizmediums ausgenutzt wird. Ferner kann die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Regelung der Konzentration der zugeführtcp Sole in Verbindung η lit der Vakuum-RegelvorrichUing verwendet werden, die in der deutschen Auslegeschrift ! 808 985 beschrie-

ben ist, insbesondere in Verbindung mit der Vakuumregelung des Gefäßes in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizmediums. Der Heizmcdium-Temperaturfiihler 34 der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung spricht natürlich bei einer höheren Temperatur als der Temperaturfühler für das Heizmedium in der vakuumgesteuerten Apparatur an.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung eignet sich besonders gut für Anlagen, in denen als Heizmedium

Wasserdampf verwendet wird, der beispielsweise dem einer Dampfturbine zugeführten überhit; Dampf abgezapft wird.

Temperaturfühler könnten auch an anderen Ste in der Anlage angeordnet werden. Beispielsweise kc te ein Fühler in der Austrittsleitung 12 für das Heiz dium vorgesehen werden. Jeder zusätzliche Temp turfühler würde mit dem Motorschalter 22 für Steuerung des Motors 18 verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verhindern oder Herabsetzen der Bildung von Verkrustungen, die innerhalb des mit einern Heizmedium beheizten, zu verdampfendes Salzwasser aufnehmenden DestillationsgefäSes von Destillationsvorrichtungen, in denen Frischwasser aus Salzwasser gewonnen wird, auftreten, durch Einleiten von Destillat in das Destillationsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Destillationsgefäß durch Messung der Temperatur des zum Destillationsgefäß strömenden Heizmeaiums und/oder Messung der Temperatur des vom Kondensator abströmenden Kühin ediums bestimmt wird und daß Destillat zum Salzwasser ins Destillationsgefäß zurückgeführt wird, wenn die Gefäßtemperatur über einen vorbestimmten Wert ansteigt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Temperaturfühler (34, 35) sowie eine damit zusammenwirkende Steuervorrichtung (22) für das Abschalten der Pumpe (15) beim Ansteigen der durch einen oder beide Fühler gemessenen Temperatur des jeweiligen Mediums über einen vorbestimmten Wert, wobei der Temperaturfühler (34) in einer das Heizmedium zum Verdampferteil führenden Leitung (11) und der Temperaturfühler (35) in der Austrittsleitung (31) für das erwärmte Kühlmedium angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine beim Ansteigen der Temperaturen über einen vorbestimmten Wert durch die Temperaturfühler betätigte Alarmvorrichtung.