Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verdampfersystem zum Trennen eines Wassergehalts in einem emulgierten Schwerölbrennstoff mittels Erhitzen.

Da Schweröl von hochkonsistenter Natur ist, wird dem Schweröl, um seine Handhabung beim Transport und der Lagerung einfacher zu gestalten, vorab eine geeignete Menge an Wasser und oberflächenaktivem Wirkstoff hinzugefügt, um so einen sogenannten emulgierten Schwerölbrennstoff zu bilden. Wenn dieser emulgierte Schwerölbrennstoff in einem Verbrennungsofen eines Heizkessels etc. zu verbrennen ist, ist es erwünscht, den Wassergehalt aus dem emulgierten Schwerölbrennstoff wegen dem Wirkungsgrad bzw. der Effizienz der Verbrennung zu entfernen.

Die EP 0760451 offenbart ein vorbekanntes Verdampfersystem mit einem Brennstoff-Vorwärmer, einem Verdampfer und einem Wasserabscheider.

Ein vorbekanntes Verdampfersystem zum Trennen bzw. Abscheiden des Wassergehalts in dem emulgierten Schwerölbrennstoff ist in 7 dargestellt, und hierzu wird eine Beschreibung gegeben. In 7 bezeichnet die Bezugsziffer 11 einen Behälter, in dem ein emulgierter Brennstoff 11a gelagert ist. Die Bezugsziffer 12 bezeichnet eine Pumpe, die Bezugsziffer 13 bezeichnet einen Vorwärmer, die Bezugsziffer 14 bezeichnet einen Verdampfer, die Bezugsziffer 15 bezeichnet einen Abscheider bzw. eine Trennvorrichtung, die Bezugsziffer 16 bezeichnet eine Heizdampf-Zuführeinrichtung und die Bezugsziffer 17 bezeichnet eine Pumpe.

In dem Verdampfersystem der 7 mit einer solchen Ausrüstung und Maschinerie wird der Wasser enthaltende emulgierte Brennstoff 11a in dem Behälter 11 über die Pumpe 12 und eine Rohrleitung 11b einem Vorwärmer 13 zugeführt. Ein Wärmetauscherrohr 13a ist im Vorwärmer 13 zum Strömenlassen von Heizwasser oder Dampf nach der Abscheidung als Vorwärmquellenmedium, das später beschrieben wird, vorgesehen, und der emulgierte Brennstoff 11a wird in der Umgebung des Wärmetauscherrohrs 13a eingeleitet.

Es ist anzumerken, dass das Vorwärmquellenmedium und der emulgierte Brennstoff 11a entweder innerhalb oder außerhalb des Wärmetauscherrohrs 13a strömen gelassen werden können.

Der emulgierte Brennstoff 11a außerhalb des Wärmetauscherrohrs 13a wird durch einen Wärmeaustausch mit dem Vorwärmquellenmedium auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt und über eine Rohrleitung 13b dem Verdampfer 14 zugeführt. In dem Verdampfer 14 sind mehrere Generierungsrohre 14a, 14b, 14c zum Strömenlassen des vorgewärmten emulgierten Brennstoffs 11a vorgesehen.

Andererseits wird der emulgierte Brennstoff 11a durch ein Wärmequellenmedium, das die Generierungsrohre 14a, 14b, 14c umgibt, erwärmt, wobei das Wärmequellenmedium beispielsweise ein Heizdampf ist, der von der Heizdampf-Zuführvorrichtung 16 über eine Rohrleitung 16a zugeführt wird, und wobei das Heizquellenmedium, dessen Temperatur gesenkt worden ist, über eine Rohrleitung 16b ausgetragen wird. Somit wird der emulgierte Brennstoff 11a in den Generierungsrohren 14a, 14b, 14c zum Kochen gebracht, um verdampft zu werden, und wird dann der Trenneinrichtung bzw. dem Abscheider 15 über eine Rohrleitung 14b zugeführt.

Der emulgierte Brennstoff 11a, der dem Abscheider 15 zugeführt wird, wird in einen Wassergehalt (Dampf) und in Schwerölbrennstoff aufgeteilt. Der von dem emulgierten Brennstoff 11a am Abscheider 15 abgeschiedene Wassergehalt wird dem Vorwärmer 13 über eine Rohrleitung 15a in einem Heizwasser- oder Dampfzustand zugeführt, das/der als Vorwärmquelle zu verwenden ist, und das/der in dem Wärmetauscherrohr 13a des Vorwärmers 13 strömt, wobei es, nachdem seine Temperatur gesenkt worden ist, über eine Rohrleitung 15b aus dem System ausgetragen wird.

Es ist anzumerken, dass ein überschüssiges Wasser, das verbleibt, nachdem Abnehmen das abgeschiedene Wasser als Vorwärmquelle entnommen wurde, über ein Ventil 15c und eine Rohrleitung 15b aus dem System abgezogen wird, um als Zerstäubungsdampf etc. verwendet zu werden. Ferner wird der Schwerölbrennstoff, dessen Wassergehalt am Abscheider 15 abgeschieden wurde, aus dem System über eine Rohrleitung 15e und eine Pumpe 17 ausgetragen, um in einem Verbrennungssystem (beispielsweise einem Heizkessel) mit Hauptvorrichtungen wie einem Behälter, einem Brenner etc., die in der Fig. nicht gezeigt sind, verbrannt zu werden.

Um von der Wärmeeingabemenge des in den Verdampfer 14 eingespeisten Wärmequellenmediums wirksamen Gebrauch zu machen, wird ein Rückgewinnungstyp verwendet, bei dem der Wassergehalt, der aus dem emulgierten Brennstoff am Abscheider 15 abgeschieden wurde, in den Vorwärmer 13 als Vorwärmquellenmedium eingeleitet wird, so dass von dieser Wärmequelle wiederholt Gebrauch gemacht wird, wobei eine konstruktive Gestaltung, die aus dem Vorwärmer 13, dem Verdampfer 14 etc. besteht, und die einen Heizbereich aufweist, der so kompakt wie möglich ist, angewandt wird.

Bei dem vorbekannten Verdampfersystem nach obiger Beschreibung ist es wesentlich, dieses so zu betreiben, dass eine hocheffiziente Wasserabscheidung erzielt wird, die einen maximalen thermischen Wirkungsgrad, eine optimal kompakt dimensionierte Gestaltung der Ausrüstung und der Maschinerie und einen immer konstanten vorbestimmten Wert eines Wassergehalts in dem emulgierten Schwerölbrennstoff, der nach der Abscheidung erhalten wird, erbringt.

Bei dem angewandten Verbrennungssystem (Heizkessel etc.) zum Verbrennen des abgeschiedenen Schwerölbrennstoffs ist jedoch der Nutzungsgrad bzw. die Nutzungsmenge des darin verwendeten Schwerölbrennstoffs nicht immer konstant, sondern variiert unweigerlich entsprechend einer Laständerung in dem Heizkessel etc. Wenn beispielsweise die Strömungsrate des emulgierten Brennstoffs von einer bestimmten Strömungsrate ab erhöht wird, erhöht sich wegen einer geschlossenen Schleife des Systems die Menge des Vorwärmquellenmediums von der Rohrleitung 15a nicht schnell, was in einem Absinken der Ausgangstemperatur des Vorwärmers und einer Veränderung der Betriebsbedingungen resultiert.

Wenn sich somit die Menge an emulgiertem Brennstoff (nachstehend als "Last" bezeichnet), die dem Vorwärmer 13 von dem Behälter 11 zugeführt wird, ändert, da das System einen Wärmerückgewinnungstyp anwendet, kommt es zu einer Verzögerung beim Transport und der Aufnahme der Wärme, und die Temperatur in jedem Abschnitt ändert sich, was darin resultiert, dass der nach der Abscheidung erhaltene Wassergehalt in dem emulgierten Brennstoff nicht konstant wird, und als Gegenmaßnahme hierfür wird bei der Gestaltung eines Heizbereichs in dem Wärmetauscherabschnitt jeder Komponente der Ausrüstung und der Maschinerie unweigerlich eine erhebliche Toleranz eingeräumt.

Andererseits ist eine geringe Menge an Leichtölgehalt in den am Abscheider 15 abgeschiedenen Wassergehalt gemischt, und das Vorwärmquellenmedium, in das dieser Leichtölgehalt gemischt wird, wird zum Wärmeaustausch am Vorwärmer 13 eingesetzt. Wenn dieses Vorwärmquellenmedium in einem Dampf-(Gas-)Zustand aus dem Vorwärmer 13 ausgetragen wird, wird der in dieses gemischte Leichtölgehalt in einem Dampfzustand bald zusammen mit dem Wassergehalt kondensiert, so dass der Ölgehalt im Wasser in Suspension vorhanden ist. Der einmal in Wasser und Suspension vorhandene Ölgehalt kann kaum abgeschieden oder durch eine allgemeine Ölgehalt-Behandlungsvorrich-*tung entfernt werden, ein Abführen desselben in Flüsse und dergleichen wird unzulässig und es kommt zu einem Hindernis bei dem Betrieb des Verdarnpfersystems.

Wenn es ferner zu einer Druckminderungswirkung in dem Abscheider 15 kommt, verdampft der Wassergehalt in dem emulgierten Brennstoff, der auf eine hohe Temperatur am Verdampfer 14 erwärmt wird, schnell und ist kaum aus dem umgebenden hochkonsistenten Schwerölbrennstoff herauszubringen, was in einem Zustand von Blasen resultiert, in denen der emulgierte Brennstoff das Dampfgas umgibt. Infolgedessen erhöht sich das Volumen des Brennstoffs schnell, um den Abscheider bzw. die Trenneinrichtung 15 zu füllen oder um zu einem Überlauf in den Rohrleitungen zur Abscheidung zu führen, was zum Abziehen des Wassergehalts führt, wobei eine Abscheideleistung des Wassergehalts sich schnell verschlechtert und eine große Ölgehalt-Menge aus dem System ausgetragen wird.

Angesichts der oben erwähnten Probleme bei einem vorbekannten Verdampfersystem für emulgierten Schwerölbrennstoff ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verdampfersystem für emulgierten Schwerölbrennstoff bereitzustellen, bei dem ein emulgierter Schwerölbrennstoff nach dem Vorwärmen in einem Vorwärmer in einen Verdampfer geleitet wird, um erwärmt zu werden, und anschließend in eine Trenneinrichtung bzw. einen Abscheider zum Abscheiden seines Wassergehalts, und wobei der Wassergehalt nach der Abscheidung als Vorwärmquellenmedium für den Vorwärmer verwendet wird, wobei kein Leichtölgehalt zusammen mit dem abgeschiedenen Wassergehalt ausgetragen wird.

Um diese Aufgabe zu erfüllen, keinen Leichtölgehalt zusammen mit dem Wassergehalt auszutragen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verdampfersystem für emulgierten Schwerölbrennstoff bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Vorwärmer zum Vorwärmen des emulgierten Schwerölbrennstoffs, dessen Wassergehalt abzuscheiden ist, aus einem ersten Wärmetauscher aufgebaut ist, der Dampf als Vorwärmquellenmedium verwendet und einen Niveauschalter aufweist, sowie aus einem zweiten Wärmetauscher, der mit dem ersten Wärmetauscher über ein Strömungssteuerventil in Verbindung steht und warmes bzw. heißes Wasser als Vorwärmquellenmedium verwendet, so dass der zu erwärmende emulgierte Schwerölbrennstoff von dem zweiten Wärmetauscher zu dem ersten Wärmetauscher geleitet wird.

Gemäß diesem Verdampfersystem der vorliegenden Erfindung wird ein Wärmetauscher der Art verwendet, dass der Dampf und das heiße Hochtemperaturwasser in dem ersten Vorwärmer sowie das heiße Hochtemperaturwasser und das heiße Niedertemperaturwasser in dem zweiten Vorwärmer das Vorwärmquellenmedium ist, wodurch eine Bewertung bzw. Einschätzung der Wärmetransporteigenschaften in dem betreffenden Vorwärmer erleichtert wird. Somit wird durch Anwendung eines Wärmetauschers hauptsächlich für Dampf und eines Wärmetauschers hauptsächlich für Warmwasser eine individuelle Gestaltung mit hoher Genauigkeit möglich, und eine kompakt dimensionierte Struktur und reduzierte Kosten können erzielt werden.

Ferner kann in dem Rohrleitungssystem, in dem der Heißwasserpegel im Vorwärmer erfasst und gesteuert wird, eine Betriebssteuerung vorgenommen werden, die bewirkt, dass ein geringes Heißwasservolumen strömt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Vorwärmquellenmediums im Dampfzustand eine kritische Geschwindigkeit erreicht. Gemäß einer solchen Betriebssteuerung kann ein Suspensionszustand des Leichtölgehalts in dem Vorwärmquellenmedium vermieden werden, eine anschließende Ölgehaltbeseitigung durch eine gewöhnliche Öl-Wasser-Trennvorrichtung einfach vorgenommen werden, und ein Abführen in Flüsse und dergleichen wird möglich.

Es zeigen:

7 eine Diagrammansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines Verdampfersystems,

2 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einem Temperaturunterschied bei Verdampfereinlass- und -auslasstemperaturen und einem Wassergehalt in einem emulgierten Schwerölbrennstoff nach der Abscheidung seines Wassergehalts,

3 eine Diagrammansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines weiteren Verdampfersystems,

4 eine Diagrammansicht zur Darstellung des Aufbaus eines Verdampfersystems gemäß der vorliegenden Erfindung,

5 eine Erläuterung der Ansicht zur Darstellung eines Aufbaus einer Trenneinrichtung bzw. eines Abscheiders, der für ein Verdampfersystem zu verwenden ist,

6 eine Schnittansicht längs einer Linie A-A von 5, und

7 eine Diagrammansicht zur Darstellung eines Aufbaus eines vorbekannten Verdampfersystems.

Nachstehend wird eine konkrete Beschreibung eines Verdampfersystems für emulgierten Schwerölbrennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung sowie eines Betriebsverfahrens desselben auf der Basis der in 4 gezeigten Ausführungsform vorgenommen. Es ist anzumerken, dass bei den nachstehenden Ausführungsformen ein Teil mit gleichem Aufbau wie der in 7 gezeigte mit den gleichen Bezugsziffern zur Vereinfachung der Erläuterung versehen ist.

Zunächst wird ein Betriebsverfahren eines Verdampfersystems mit Bezug auf 1 beschrieben. In 1 bezeichnen die Bezugsziffern 21a, 21b, 21c und 21d jeweils ein Strömungssteuerventil, die Bezugsziffern 22a und 22b bezeichnen jeweils einen Temperatursensor, und die Bezugsziffer 23a bezeichnet einen Drucksensor. Das Strömungssteuerventil 21a ist in einer Rohrleitung 15a zum Einleiten eines abgeschiedenen Wassergehalts in einen Vorwärmer 13 von einem Abscheider 15 vorgesehen, und das Strömungssteuerventil 21b ist in einer Rohrleitung zum Einleiten von Dampf in die Leitung 15a von einer Hilfsdampf quelle, die in der Figur nicht dargestellt ist, vorgesehen.

Ferner ist das Strömungssteuerventil 21c in einer Rohrleitung 15b und das Strömungssteuerventil 21d in einer Rohrleitung 16a vorgesehen. Andererseits ist der Temperaturdämpfer 22a in einer Rohrleitung 13b entweder am Auslass des Vorwärmers 13 oder am Einlass eines Verdampfers 14 vorgesehen, und der Temperatursensor 22b ist in einer Rohrleitung 14d vorgesehen. Ferner ist der Drucksensor 23a in einer Rohrleitung 15a vorgesehen. Der restliche Aufbau ist im wesentlichen der gleiche wie der des Verdampfersystems gemäß 7.

Das Strömungssteuerventil 21a, welches eine Strömungsrate des Wassergehalts (Dampfes) als Vorwärmquellenmedium, das an der Trenneinrichtung bzw. dem Abscheider 15 abgeschieden und in den Vorwärmer 13 eingeleitet wird, steuert, wird durch ein Signal von dem entweder am Auslass des Vorwärmers 13 oder am Einlass des Verdampfers 14 vorgesehenen Temperatursensors 22a geöffnet und geschlossen, um so die Strömungsrate des in den Vorwärmer 13 einströmenden Vorwärmquellenmediums auf ein konstantes Niveau der Auslasstemperatur des Vorwärmers 13 oder der Einlasstemperatur des Verdampfers 14 zu steuern. Ferner wird das Strömungssteuerventil 21d durch ein Signal von dem Temperatursensor 22b, das im Auslass des Verdampfers 14 vorgesehen ist, geöffnet und geschlossen, um so die Strömungsrate eines Heizdampfes auf einen vorbestimmten konstanten Pegel der Auslasstemperatur des Verdampfers 14 zu steuern.

Andererseits regelt das Strömungssteuerventil 21b, das ein Signal von dem Drucksensor 23a in der Rohrleitung 15a empfängt, durch das das Vorwärmquellenmedium strömt, die Strömungsrate des Dampfes von der Hilfsdampf quelle (nicht dargestellt) derart, dass ein konstanter Druck in der Rohrleitung 15a eingehalten wird. Ferner steuert das Strömungssteuerventil 21c die Strömungsrate, die aus dem System des abgeschiedenen Dampfes als am Abscheider 15 erzeugtes und in der Rohrleitung 15a strömendes Vorwärmquellenmedium zu extrahieren ist, um einen konstanten Druck in der Rohrleitung 15a einzuhalten.

Wie oben erwähnt wurde, wird die Auslasstemperatur des Vorwärmers 13 (oder die Einlasstemperatur des Verdampfers 14) erfasst und das Strömungssteuerventil 21a so geöffnet und geschlossen, dass diese Temperatur konstant gehalten wird, wodurch die Strömungsrate des Vorwärmquellenmediums am Einlass des Vorwärmers 13 gesteuert wird. Ferner wird der Druck in der Rohrleitung zum Zuführen des Vorwärmquellenmediums durch den Drucksensor 23a erfasst, und auf der Basis des Signals von dem Drucksensor 23a werden die Strömungssteuerventile 21b und 21c so geöffnet und geschlossen, dass der konstante Druck eingehalten wird. Somit wird mit dem konstanten Zuführdruck des Vorwärmquellenmediums und der konstanten Einlasstemperatur des Verdampfers 14 die Betriebssteuerung erleichtert.

In dem Betriebssteuerstadium mit der konstanten Einlasstemperatur des Verdampfers 14 wird die Auslasstemperatur des Verdampfers 14 auf eine vorbestimmte Temperatur gesteuert, wie aus einer in 2 gezeigten Temperaturbeziehung hervorgeht, womit eine Betriebssteuerung vorgenommen wird, bei der der Wassergehalt in dem Schwerölbrennstoff auf einen gewünschten Wert gesteuert wird, und bei der auch eine konstante und stabile Funktion des gesamten Systems möglich wird.

Ferner wird im Fall einer Laständerung die Strömungsrate des in den Vorwärmer 13 einströmenden emulgierten Brennstoffs erhöht oder verringert, und die Temperatur, der Druck und die Strömungsrate an jedem der oben genannten Abschnitte verändert sich dementsprechend, aber durch Anwenden des oben erwähnten Betriebssteuerverfahrens wird eine rasche Änderung der Einlasstemperatur und der Auslasstemperatur des Verdampfers 14 sowie des Drucks des Vorwärmquellenmediums in der Rohrleitung 15a vermieden, und in eine langsame Änderung umgewandelt. Infolgedessen wird eine Veränderung in dem in dem Schwerölbrennstoff verbleibenden Wassergehalt nach der Abscheidung seines Wassergehalts vermieden, und auch im Fall einer Laständerung wird der Steuervorgang des Wassergehalts auf einen im wesentlichen konstanten und stabilen Pegel in dem gesamten Verdampfersystem möglich.

Als nächstes wird ein zweites Betriebsverfahren eines Verdarnpfersystems mit Bezug auf 3 beschrieben. In 3 bezeichnet die Bezugsziffer 31 einen Pufferbehälter, der in einer Mitte einer Rohrleitung 13b zum Leiten eines emulgierten Brennstoffs zu einem Verdampfer 14 aus einem Vorwärmer 13 vorgesehen ist.

Alternativ kann anstelle des Pufferbehälters 31 ein Vorwärmer eines derartigen Aufbaus eingesetzt werden, dass ein Volumen außerhalb eines Wärmetauscherrohrs 13a (eines Abschnitts; in dem der emulgierte Brennstoff strömt) im Vorwärmer 13 eine erhöhbare Menge darstellt, wobei der Begriff "erhöhbare Menge" („increasable amount") so definiert ist, dass er eine Menge des emulgierten Brennstoffs bedeutet, die einer Stunde oder mehr einer Zufuhr zu dem Verdampfer 14 innerhalb eines Zeitbereichs, in dem Laständerungen auftreten, entspricht.

Ein anderer Aufbau als der obige ist im wesentlichen der gleiche wie der des in 1 und 7 dargestellten Verdampfersystems. Bei einem solchen Verdampfersystem für emulgierten Brennstoff gemäß 3 kann der emulgierte Brennstoff der erhöhbaren Menge, der gesteuert auf eine vorbestimmte Temperatur vorgewärmt wurde, vorab in dem Pufferbehälter 31 oder in dem Vorwärmer 13 gelagert werden. Im Fahl einer Laständerung, beispielsweise einer Lastzunahme in einem Verbrennungssystem (Heizkessel und dergleichen) zum verbrennen des abgeschiedenen Schweröls, wird die Drehzahl einer Pumpe 12 erhöht, um eine Zuführmenge des emulgierten Brennstoffs in den Vorwärmer 13 zu steigern, d. h., die Strömungsrate des emulgierten Brennstoffs, der in das Verdampfersystem für emulgierten Brennstoff einzuleiten ist, und da der emulgierte Brennstoff einer vorbestimmten Temperatur vorab in der erhöhbaren Menge gelagert wird, wird die Temperatur des in den Einlass des Verdampfers 14 einströmenden emulgierten Brennstoffs in dem Zeitbereich der Laständerung immer konstant gehalten.

Somit kann einfach durch Steuern der Strömungsrate des Heizdampfs als Wärmequellenmedium, das dem Verdampfer 14 zuzuführen ist, um die Aunlasstemperatur des Verdampfers 14 auf einem vorbestimmten Pegel zu halten, ein Betrieb einfach gemäß der in 2 gezeigten Beziehung erreicht werden, der in der Lage ist, den Schwerölbrennstoff mit einer vorbestimmten Menge an Wassergehalt nach der Abscheidung seines Wassergehalts zuzuführen, d. h., der Schwerölbrennstoff mit einer vorbestimmten Wassergehaltmenge kann ungeachtet der Erhöhung oder der Abnahme der Strömungsrate des dem Verbrennungssystem zuzuführenden Schwerölbrennstoffs einfach gemäß der in 2 gezeigten Beziehung erhalten werden.

Bei dem Verdampfersystem der zweiten Ausführungsform nach obiger Beschreibung wird der emulgierte Brennstoff einer vorbestimmten Temperatur und der erhöhbaren Menge im voraus in dem Pufferbehälter 31 oder in dem Vorwärmer 13 gelagert, womit selbst bei einem Betrieb, bei dem eine Laständerung unvermeidbar ist, oder in einem Betriebszustand innerhalb eines Zeitbereichs, während dem sich die Zuführmenge des emulgierten Brennstoffs zum Vorwärmer 13 erhöht oder abnimmt, wird die Einlasstemperatur des Verdampfers 14 immer konstant gehalten, und durch Steuern der Auslasstemperatur des Verdampfers 14 auf eine vorbestimmte Temperatur kann der Wassergehalt in dem Schwerölbrennstoff nach der Abscheidung seines Wassergehalts einfach auf einen vorbestimmten Wert gesteuert werden.

Als nächstes wird ein Verdampfersystem für emulgierten Brennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Bei diesem Verdampfersystem der dritten Ausführungsform sind Vorwärmer 41 und 42 in zwei oder mehreren Stufen anstelle des Vorwärmers 13 in 1 vorgesehen. Es ist anzumerken, dass die Vorwärmer 41 und 42 aus einer einzelnen Einheit von Vorwärmern bestehen können oder eine parallele Anordnung von mehreren Teilen sein können. Ferner sind ein Niveauschalter 44a und ein Steuerventil 44b eines Vorwärmquellenmediums am Vorwärmer 41 vorgesehen.

Die Vorwärmer 41 und 42 weisen einen Heizbereich und eine Struktur der Art auf, dass folgende Funktionen hinsichtlich der Heizeigenschaften bereitgestellt werden. d. h., ein Betrieb wird so gesteuert, dass der Wasserpegel des Vorwärmquellenmediums in dem Vorwärmer 41 durch das Steuerventil 44b gesteuert wird, welches durch ein Signal von dem Niveauschalter 44a geöffnet und geschlossen wird, so dass das Vorwärmquellenmedium im Dampfzustand nicht aus dem Vorwärmer 41 in den nächsten Vorwärmer 42 eingeleitet werden kann.

Infolgedessen tritt ein abgeschiedener Dampf aus dem Vorwärmquellenmedium, das am Abscheider 15 losgetrennt wurde und dem Vorwärmer zugeführt wurde, zunächst in ein Wärmetauscherrohr 41a im Vorwärmer 41 ein, um durch Wärmeaustausch mit dem umgebenden emulgierten Brennstoff aus dem Dampfzustand (Gaszustand) in einen Heißwasserzustand überzugehen, wird dann in ein Wärmetauscherrohr 42a des nächsten Vorwärmers 42 eingeleitet, um den emulgierten Brennstoff auf ähnliche Weise vorzuwärmen, und wird dann aus dem System über eine Rohrleitung 15b ausgetragen.

In den abgeschiedenen Dampf als das am Abscheider 15 abgeschiedene Vorwärmquellenmedium ist ein Leichtölgehalt eingemischt, und wenn ein Fall aufgetreten ist, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung einige -zig m/s oder mehr erreicht hat oder eine kritische Geschwindigkeit erreicht hat, wird der Leichtölgehalt in dem Heißwasser, das aus dem System von dem Vorwärmer auszutragen ist, in Suspension gehalten, so dass er schwer aus der abgeführten Flüssigkeit durch eine gewöhnliche Öl-Wasser-Trennvorrichtung entfernt wird und eine Abführung in Flüsse und dergleichen unzulässig wird.

Wenn andererseits ein einzelner Vorwärmer verwendet wird, muss die Wärmenutzung so erfolgen, dass das Vorwärmquellenmedium in diesem einzelnen Vorwärmer von einem Hochtemperatur-Dampfzustand zu einem Niedertemperatur-Heißwasserzustand übergeht, da aber der Austauschwärmebetrag sich in Proportion zu dem Betrag bzw. der Menge des in den Vorwärmer einströmenden emulgierten Brennstoffs ändert, variiert eine Position eines Übergangsbereichs zwischen dem Dampfzustand und dem Heißwasserzustand des Vorwärmquellenmediums.

Da sich Wärmetransporteigenschaften zwischen Dampf und Heißwasser stark voneinander unterscheiden, wird eine präzise Gestaltung des Heizbereichs schwierig, falls die Dampf- oder Heißwassermenge des Vorwärmquellenmediums im Vorwärmer unbekannt ist, was unweigerlich zu einer Gestaltung mit einem großen Toleranzbereich führt und eine vergrößerte Struktur und erhöhte Kosten mit sich bringt.

Demgegenüber wird bei der vorliegenden dritten Ausführungsform ein Wärmetauscher derart angewandt, dass das Vorwärmquellenmedium der Dampf und das Hochtemperatur-Heißwasser im Vorwärmer 41 sowie das Hochtemperatur-Heißwasser und das Niedertemperatur-Heißwasser im Vorwärmer 42 sind, wodurch eine Bewertung bzw. Einschätzung von Wärmetransporteigenschaften in dem betreffenden Vorwärmer erleichtert wird.

Somit wird durch Anwendung eines Wärmetauschers in erster Linie für Dampf und eines Wärmetauschers hauptsächlich für Heißwasser eine individuelle Gestaltung mit hoher Genauigkeit möglich, und es kann eine kompakt dimensionierte Struktur und eine Kostenreduzierung erzielt werden. Ferner kann in dem Leitungssystem, in dem der Heißwasserpegel in dem Vorwärmer erfasst und gesteuert wird, eine Betriebssteuerung, die bewirkt, dass nur ein geringes Volumen von Heißwasser strömt, einfach ausgeführt werden, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Vorwärmquellenmediums im Dampfzustand nicht 10 m/s oder mehr erreicht und damit keine kritische Geschwindigkeit erreicht. d. h., eine Betriebssteuerung wird so vorgenommen, dass die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung mehrere -zig m/s oder weniger beträgt, dass ein Suspensionszustand des Leichtölgehalts in dem Vorwärmquellenmedium vermieden werden kann, und dass eine anschließende Beseitigung des Ölgehalts durch eine gewöhnliche Öl-Wasser-Abscheidevorrichtung einfach vorgenommen werden kann und ein Abführen in Flüsse und dgl. möglich wird.

Im folgenden wird ein weiteres Betriebsverfahren eines Verdampfersystems, das in 5 und 6 gezeigt ist, beschrieben. Die 5 und 6 zeigen nur einen Abscheider 15, der in einem Verdampfersystem zu verwenden ist. Der Abscheider bzw. die Trennvorrichtung 15, die in 5 gezeigt ist, weist eine Struktur auf, in der an Öffnungsabschnitten auf einer Seitenfläche derselben ein Sender 51 und Empfänger 52a, 52b und 52c vorgesehen sind. Der Sender 51 und die Empfänger 52a, 52b und 52c können auch in mehreren Sätzen bereitgestellt werden.

Falls eine Druckminderungsaktion in dem Abscheider 15 auftritt, verdampft der Wassergehalt in dem auf eine hohe Temperatur erwärmten emulgierten Brennstoff an einem Verdampfer schnell und ist schwer aus einem umgebenden, hochkonsistenten Schwerölbrennstoff herauszubekommen, was in einem Blasenzustand resultiert, bei dem der Schwerölbrennstoff den gasförmigen Dampf umgibt.

Eine Schallwelle wird von dem Sender 51 am Öffnungsabschnitt auf einer Seite eines Gefäßes bzw. Behälters übertragen und wird von den Empfängern 52a, 52b und 52c empfangen, die oberhalb und unterhalb an den Öffnungsabschnitten in der gegenüberliegenden Wand vorgesehen sind. Wenn die Schallwelle in den Abscheider bzw. die Trenneinrichtung 15 eindringt, kommt es zu Unterschieden in der Geschwindigkeit beim Passieren durch die Luft und den Schwerölbrennstoff sowie den Dampf in dem emulgierten Brennstoff, und diese Unterschiede in der Empfangszeit der Schallwelle werden gemessen und durch eine Messvorrichtung und Berechnungsvorrichtung (nicht dargestellt) verarbeitet.

In einem normalen Betriebszustand wird der emulgierte Brennstoff vollständig in den Wassergehalt (Dampf) und den Schwerölbrennstoff am Abscheider 15 aufgeteilt, und in dem Bereich, in dem die Schallwelle vom Sender 51 ausgesendet wird, befindet sich im wesentlichen nur der Dampf, was eine konstante Empfangszeit ergibt. Wenn demgegenüber die vorgenannten Blasen auftreten, nimmt anstelle des Dampfes der Schwerölbrennstoff zu, was Abweichungen in der Empfangszeit der Schallwelle ergibt. Somit wird eine kontinuierliche Vorerfassung des Blasenerzeugungsphänomens bei einem anormalen Betrieb möglich, und eine Austragung des Schwerölbrennstoffs aus dem System infolge eines Überlaufs kann verhindert werden. Ferner kann durch eine Ausbreitungsenergie der Schallwelle auch ein entschäumende Wirkung erwartet werden.

Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß einem Betriebsverfahren des Verdampfersystems für emulgierten Schwerölbrennstoff die Auslasstemperatur des Vorwärmers oder die Einlasstemperatur des Verdampfers konstant gesteuert, der Druck in dem Vorwärmquellenmedium-Zuführrohr zum Einleiten des Vorwärmquellenmediums in den Vorwärmer wird konstant gesteuert, und ein Temperaturunterschied zwischen der Einlasstemperatur und der Auslasstemperatur des Verdampfers wird konstant gesteuert, wodurch selbst in einem Fall einer Laständerung Abweichungen beim Wassergehalt des Schwerölbrennstoffs nach der Abscheidung des Wassergehalts vermieden werden können.

Ferner wird bei dem Betriebsverfahren ein Aufbau zum Lagern des vorgewärmten emulgierten Brennstoffs der erhöhbaren Menge in dem Vorwärmer oder zwischen dem Vorwärmer und dem Verdampfer angewandt, durch den selbst in einem Fall einer Laständerung der emulgierte Brennstoff einer vorbestimmten Temperatur dem Einlass des Verdampfers zugeführt werden kann, und bei dem der Wassergehalt in dem Schwerölbrennstoff einfach auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden kann.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verdampfersystem für emulgierten Schwerölbrennstoff bereit, bei dem der Vorwärmer zum Vorwärmen des emulgierten Schwerölbrennstoffs, von dem der Wassergehalt abzuscheiden ist, aus einem Dampf als Vorwärmquellenmedium verwendenden und einen Niveauschalter aufweisenden ersten Wärmetauscher sowie einem zweiten Wärmetauscher aufgebaut ist, der mit dem ersten Wärmetauscher über das Strömungssteuerventil in Verbindung steht und Heißwasser als Vorwärmquellenmedium verwendet, so dass der vorzuwärmende emulgierte Schwerölbrennstoff von dem zweiten Wärmetauscher zum ersten Wärmetauscher geleitet wird.

In dem Verdampfersystem ist der Wärmetauscher, welcher der Vorwärmer ist, in den Dampf und Heißwasser als Vorwärmquellenmedium verwendenden ersten Wärmetauscher und den nur Heißwasser als Vorwärmquellenmedium verwendenden zweiten Wärmetauscher unterteilt, und folglich wird eine Bewertung bzw. Einschätzung der Wärmetransporteigenschaften einfach und eine Gestaltung mit hoher Genauigkeit wird möglich. Ferner wird der Heißwasserpegel in dem Vorwärmer gesteuert, wodurch verhindert wird, dass der Leichtölgehalt im Vorwärmquellenmedium in einen Suspensionszustand übergeht.

Ferner kann ein Verdampfersystem auch einen Abscheider mit einem Sender zum Senden einer Schallwelle und einem Empfänger zum Empfangen der Schallwelle anwenden, wodurch das Phänomen der Blasenerzeugung im Abscheider kontinuierlich vorab erfasst werden kann, so dass eine Austragung des Schwerölbrennstoffs aus dem System infolge eines Überlaufs verhindert werden kann.

Es ist anzumerken, dass die Erfindung nicht auf den besonderen Aufbau und die hier dargestellte und beschriebene Anordnung beschränkt ist, sondern modifizierte Formen derselben umfasst, die in den Schutzumfang des folgenden Anspruchs fallen.