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Verfahren md Vorrichtung zur Entgasung von Kesselspeisewasser Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entgasung von Kesselspeisewasser, bei
dem das Rohwasser im Oberteil eines auf einen Speisewasserbehälter aufgesetzten
Behälters gegen die Behälterwand rundum versprüht wird und über zwischen bodenartige
Einbauten im Gegenstrom zu eingeblasenem Heizdampf in den Speisewasserbehälter abfließt.
Daneben bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Das Speisewasser für Dampfkraftanlagen muß zur Verhinderung von Korrosionen
dem Kessel entgast zugeführt werden; insbesondere muß es von seinem Sauerstoffgehalt
befreit werden.
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Üblicherweise wird die Entgasung zusammen mit der Vorwärmung des Kesselspeisewassers
vorgenommen, wobei die zur Entgasung verwendeten Einrichtungen mit dem Speisewasserbehälter
kombiniert werden.
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Durch die deutsche Auslegeschrift 1 526 942 ist eine Einrichtung zum
Entgasen von Kesselspeisewasser mit einem auf einen Speisewasserbehälter aufgesetzten
zylindrischen Mantel, der koaxial zur Mantelachse angeordnete, mit zentralen Durchlässen
versehene Einbauten enthält, und mit einer im unteren Teil des Mantels vorgesehenen
Dampfeinführung, von der der Heizdampf teils durch die Durchlässe und teils durch
das herabrieselnde versprühte Wasser nach oben zu einer Dampfabsaugung strömt, bekannt,
bei der die Einbauten aus einem am Mantel angebrachten konischen Kragen sowie mindestens
einem mit einem weiteren konischen Kragen versehenen zylindrischen Einbau und einem
anschließneden, am Mantel befestigten ringförmigen Einbau bestehen, derart, daß
der Sprühkegel zuerst auf den Mantel trifft, durch den dortigen Kragen nach innen
umgelenkt wird, entlang der Außenseite des zylindrischen Einbaus strömt, durch den
sich anschließenden Kragen wieder nach außen gegen den Mantel gelenkt und über den
nächsten Einbau als Wasserschleier in den Speisewasserbehälter geleitet wird. Das
zuströmende Rohwasser wird hierbei in einer Zerstäubungsdüse zu groben Tropfen von
etwa zwei bis vier Millimeter Durchmesser zerstäubt, wobei das aus der Düse austretende
Wasser der Düsenausbildung zufolge die Form eines Sprühkegels annimmt. Die Zerstäubungsdüse
weist einen Ventilteller auf, der durch eine Feder gegen einen von einem konischen
Kragen umgebenen Ventilsitz gedrückt wird. Mit Ziel dieser bekannten Lösung ist
man dem, im Hinblick auf einen guten Wirkungsgrad und eine kleine r#i#ensionierung
des Entgasers das zu entgasende Wasser gleich nach dem Eintritt in den Entgaser
möglichst rasch zu #Lr##ä##Cfl, nur ein verhältni smäßig bescheidenes Stück nähergekommen.
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Der Wirkungsgrad eines Entgasers läßt sich bekanntlich auch dadurch
verbessern, daß von der Wärmeenergie des vom obersten Behälterteil abströmenden
Brüdendampfes möglichst viel zur Erwärmung des Kesselspeisewassers, insbesondere
zur Vor wärmung des in den Entgaser einlaufenden Rohwassers, nutzbringend abgezweigt
wird. Bei dem durch die deutsche Auslegeschrift 1 117 603 bekannten thermischen
Rieselentgaser ist zu diesem Zweck ein Wärmeaustauscher zentral senkrecht verlaufend
im Innern des auf den Speisewasserbehälter aufgesetzten Behälters angeordnet, wobei
das zu entgasende Wasser im Außenteil des Wärmeaustauschers von unten nach oben
und der zu kondensierende Brüdendampf im Innenteil des Wärmeaustauschers von oben
nach unten geführt wird. Für einen nicht kondensierbaren Teil des Brüdendampfes
ist bei diesem Entgaser ein im Innenteil des Wärmeaustauschers mündendes und durch
die Behälterdroke nach oben ins Freie führendes Tauchrohr vorgesehen, woraus hervorgeht,
daß auf diese Weise schwerlich ein vollständiges Niederschlagen des Brüdendampfes
möglich ist. Es ergibt sich hierbei zudem der Nachteil, daß der auf den Speisewasserbehälter
aufgesetzte eigentliche Entgaser eine besonders große Einbauhöhe erfordert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Entgasung von Kesselspeisewasser
das Wasser mit einer geringeren Dampfmenge und in einem niedrigeren Behälter als
bisher auf die gewünschte Temperatur zu bringen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohwasser
an die Innenseite einer sich mit einer hohen Drehzahl drehenden Zentrifuge geleitet
und von der ihm dort zuteilwerdenden Zentrifugalkraft durch die Maschen oder Poren
eines Feinstsiebes gepreßt wird.
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Um die Erwärmung des zu entgasenden Wassers nach dem Eintritt in den
Entgaser weiter zu beschleunigen, ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens dafür gesorgt, daß das gegen die Behälterwand des auf
den Speisewasserbehälter aufgesetzten Behälters versprühte Wasser über die Oberseite
eines als Zwischenboden vorgesehenen, an die Heizdampfzuleitung angeschlossenen
Dampfbehälters abfließt.
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Nach einer nochmaligen Weiterbildung dieses Verfahrens wird aus dem
Dampfbehälter über eine Vielzahl feiner Düsen Heizdampf durch das abfließende Wasser
hindurch in die Zentrifuge geblasen. Dadurch erfährt das zu entgasende Wasser eine
mehrmalige starke Erhitzung, wird zum Teil zweimal oder noch häufiger durch die
Zentrifuge getrieben und erreicht damit letztlich einen besonders hohen Reinheitsgrad.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
schließlich auch darin, daß zur weiteren Senkung der Energiekosten der aus dem aufgesetzten
Behälter abströmende Brüdendampf einem im Speicherwasserbehälter angeordneten und
von der Rohwasserzuleitung durchquerten ersten Wärmeaustauscher zugeführt wird und
der Brüdenabgang dieses ersten Wärmeaustauschers anschließend durch einen zweiten,
außerhalb des Speisewasserbehälters befindlichen und einer ersten Vorwärmung des
Rohwassers dienenden Wärmeaustauscher geleitet wird.
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Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte
Vorrichtung, bei der das Rohwasser im Oberteil eines auf einen Speisewasserbehälter
aufgesetzten Behälters gegen die Behälterwand rundum versprühbar ist und über zwischenbodenartige
Einbauten im Gegenstrom zu eingeblasenem Heizdampf
einen Abfluß
in den Speisewasserbehälter aufweist, zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus,
daß ein Sieb, dessen Form der Mantelfläche eines Drehkörpers entspricht, an einem
mit seiner Mittellinie senkrecht stehenden Siebträger angebracht ist, der Siebträger
durch eine Antriebseinric#htung um die dem Sieb und dem Siebträger gemeinsame Mittellinie
drehbar ist, das Sieb und der Siebträger zu einem vom offenen unteren Ende bis zum
abgeschlossenen oberen Ende fortlaufend verjüngten Hohlkörper vereint sind und wenigstens
eine Leitung als Rohwasser-Zuführung von unten in den Hohlkörper eingeführt und
mit ihrer Austrittsöffnung gegen den oberen Bereich des Siebes ausgerichtet ist.
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Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung
ist in der Zeichnung dargestellt und wird zugleich zur weiteren Erläuterung des
erfindungsgemäßen Verfahrens im folgenden naher beschrieben.
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Bei der gezeichneten Vorrichtung ist der vom Sieb 1 und dem Siebträger
2 gebildete Hohlkörper 3 mittig im Oberteil des auf den Speisewasserbehälter 4 aufgesetzten
Behälters 5 angeordnet und in einem mit der Decke 6 dieses Behälters 5 verbundenen
Lager 7 mit geringem Aufwand hängend drehbar gelagert. Der außerhalb des Behälters
5 befindliche Lagerblock des Lagers 7 dient zugleich als Montageplattform für den
Antriebsmotor 8, dessen Welle 9 über eine Rutschkupplung 10 mit dem nach oben ragenden
Wellenstumpf 11 des Hohlkörpers 3 verbunden ist. Als Antriebseinrichtung zum Drehen
des Hohlkörpers 3 um seine Mittellinie 12 kommt bevorzugt ein mit einer Drehzahlsteuerung
versehener Motor 8 zum Einsatz, um den Wasserdurchsatz durch das Sieb 1 in einem
größeren Bereich den jeweiligen Bedürfnissen anpassen zu können.
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Die Form des Siebes 1 entspricht der Mantelfläche eines senkrechten
Kreiskegelstumpfes mit einem öffnungswinkel von vorzugsweise etwa sechzig Winkelgraden.
Damit wird das zugeleitete Rohwasser einerseits sehr breitflächig über die Innenseite
des Siebes 1 verteilt und nach dem Passieren des Siebes 1 andererseits noch recht
wirkungsvoll rundum versprüht. Das Sieb 1 kann beispielsweise auch aus einer einlagigen
Schicht handelsüblichen Stahldrahtgewebes bestehen, dessen Maschenweite im unteren
Grenzfall etwa drei Mikrometer beträgt. Um derartig dünne Siebe überhaupt verwenden
zu können, ist das Sieb 1 an der Innenwand eines glockenförmigen Siebträgers 2 angeordnet
und der Siebträger 2 im Bereich des Siebes 1 mit dicht beieinanderliegenden Löchern
versehen, deren Weite die Weite der Sieblöcher erheblich übertrifft.
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Dicht unter dem als Zentrifuge dienenden Hohlkörper 3 befindet sich
ein an die Heizdampfzuleitung 13 angeschlossener ringförmiger Dampfbehälter 14,
dessen Deckenteil 15 als Sammeltrichter für das von der Zentrifuge versprühte Wasser
ausgebildet ist. Damit wird die Erwärmung des zu entgasenden Wassers nach dem Eintritt
in den Entgaser weiter beschleunigt. Dadurch, daß der Deckenteil 15 und der sich
an den Deckenteil 15 anschließende rohrförmige Innenteil 16 des Dampfbehälters 14
mit einer Vielzahl feinster Dampfdurchlaßöffnungen 17 versehen sind, erfährt das
zu entgasende Wasser eine mehrmalige starke Erhitzung, wird zum Teil zweimal oder
noch häufiger durch die Zentrifuge getrieben und erreicht damit letztlich einen
besonders hohen Reinheitsgrad. Eine weitere Verbesserung stellt in dieser Hinsicht
auch der Umstand dar, daß zusätzlich der Bodenteil 18 des Dampfbehälters 14 Dampfdurchlaßöffnungen
17 aufweist und dicht unter diesem Bodenteil 18 ein flacher Verteilerkegel
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für das vom Dampfbehälter 14 gesammelte Wasser angeordnet ist. Der Dampfbehälter
14 ist hierbei zweckmäßigerweise der Unterteil des auf den Speisewasserbehälter
4 aufgesetzten Behälters 5.
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Zur weiteren Senkung der für die Entgasung des Kesselspeisewassers
aufzuwendenden Energiekosten ist ein im Speisewasserbehälter 4 angeordneter und
von der Rohwasselleitung 20 durchquerter erster Wärmeaustauscher 21 über eine Ein
gangsleitung 22 mit dem am oberen Ende des auf den Speise wasserbehälter% 4 aufgesetzten
Behälters 5 befindlichen Brüdendampfauslaß 23 verbunden und außerhalb des Speisewasserbehälters
4 ein zweiter Wärmeaustauscher 24 in die Rohwasserzuleitung 20 gelegt, der von der
Ausgangsleitung 25 für den Brüdenabgang des ersten Wärmeaustauschers 21 durchquert
ist. Um die Wirksamkeit des im Speisewasserbehälters 4 befindlichen ersten Wärmeaustauschers
21 zu erhöhen und vor allem vom Wasservorrat im Speisewasserbehälter 4 unabhängiger
zu machen, ist dieser Wärmeaustauscher 21 in ein als Sammler für das aus dem aufgesetzten
Behälter 5 zulaufende Kesselspeisewasser ausgebildetes Überlaufgefäß 26 eingesetzt.
Zur eigentlichen Beheizung des im Speisewasserbehälter 4 gespeicherten Kesselspeisewassers
ist außerhalb des Uberlaufgefäßes 26 eine Dampfleitung 27 über dem Boden des Speisewasserbehälters
4 verlegt.
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Die Dampfleitung 27 weist ihrerseits eine Reihe von Dampfdurchlaßöffnungen
28 auf und besitzt ein Ventil 29, das vom Thermometer 30 des Speisewasserbehälters
4 gesteuert wird.
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Sinkt die Temperatur des Kesselspeisewassers unter den vorgeschriebenen
Wert, so wird das Ventil 29 automatisch geöffnet. Das Schwimmerventil 31 hat dagegen
die Aufgabe, die Entgasungsvorrichtung beim Erreichen des höchstzulässigen
Wasserstandes
außer Betrieb zu setzen, d.h. der Symbolik der gezeichneten Strichellinie gemäß
das Ventil 32 in der RohwasserzuSeitung 20, das Absperrventil 33 in der Heizdampfzuleitung
13 und das Ventil. 34 in der Ausgangsleitung 25 für den Brüdenabgang zu schließen.
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Außerdem enthält die in der Zeichnung dargestellte Entgasungsvorrichtung
ein Dampfregelventil 35 zur Regelung der Dampfmenge in der Heizdampfzuleitung 13,
ein Sicherheitsventil 36 zur Ableitung eines unerwünscht hohen Druckes in der obersten
Zone des Speisewasserbehälters 4, eine oberhalb der Dampfleitung 27 im Speisewasserbehälter
4 mündende Leitung 37 zur Entnahme. von Kesselspeisewasser, ein Schauglas 38 zur
Kontrolle des Wasserstandes im Speisewasserbehälter 4 und eine unmittelbar am Boden
des Speisewasserbehälters 4 mündende, mit einem Absperrventil 39 versehene und in
den Abwasserkanal 40 führende Leitung 41 zur vollständigen Entleerung des Speisewasserbehälters
4.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Entgasungsvorrichtung
nach der Erfindung sind die Bauteile des eigentlichen Entgasers bevorzugt aus V2A-Stahl
hergestellt, zumal die Vorrichtung bei einer Temperatur zwischen 101 und 1100 C
und einem Druck von 0,2 bis 0,8 atü arbeitet. Durch die Ausnutzung des Brüdendampfes
wird eine Vorwärmung des zugeleiteten Rohwassers bis auf eine Temperatur von 400
C erreicht.
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Die Vorrichtung ist wenig störungsanfållig und gerät auch bei der
Inbetriebnahme nicht ins sogenannte Schütteln. Mit der Höhe von 1,20 m ist der eigentliche
Entgaser gegenüber den. vergleichbaren bisherigen Entgasern um etwa zwei Drittel
kleiner geworden. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile jedech bestehen/insbesondere
auch darin, daß das zu entgasende Wasser mit einer wesentlich geringeren Dampfmenge
als bisher auf die gewünschte Temperatur gebracht werden kann.
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16 Ansprüche