[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Kondensation von
in Dampferzeugungs- und -verbrauchsanlagen anfallendem Uberschußdampf in einem Kondensator
mit indirektem Wärmetausch.
[0002] In der Industrie gibt es eine Fülle von Gebieten, bei denen Dampf benötigt wird,
nicht nur zur Beheizung und auch nicht nur zur Energieerzeugung über Dampfturbinen.
In derartigen Dampfsystemen kann zeitweise ein Überschuß an Dampf, insbesondere an
Niederdruckdampf, auftreten, für den dann keine direkte Verwendung möglich ist, sei
es als Heizdampf oder zum Einspeisen in eine Turbinenanlage od. dgl.
[0003] Es ist bekannt, den überschuß an Dampf in die Atmosphäre abzublasen oder über mit
der Atmosphäre in Verbindung stehende Notkondensatoren zu führen. Auch ist es bekannt,
derartige Notkondensatoren mit einer Ablaufregelung auszurüsten.
[0004] Besonders nachteilig an dem Ablassen des Dampfes in die Atmosphäre ist z. B. der
Verlust des in der Regel hochwertig aufbereiteten Wassers; die Umwelt wird dabei auch
durch Lärm und Schwaden belastet. Wird der Dampf über derartige Notkondensatoren geführt,
so bedingt die Verbindung mit der Atmosphäre eine Sauerstoffaufnahme im Kondensat,
was zu Korrosionen und zur Eintragung von Korrosionsprodukten in das Dampfsystem führen
kann. Ablaufregelungen des Kondensates reagieren im übrigen sehr träge und sind darum
nur begrenzt anwendbar.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der ein Abblasen in die
Atmosphäre entbehrlich wird und mit der insbesondere der Zutritt von Sauerstoff zum
erzeugten Kondensat unterbunden wird.
[0006] Bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß der Kondensator mit einem sauerstoffreien Fluid gefüllt wird,
welches vom Uberschußdampf in ein Aufnahmereservoir verdrängt wird, wobei das Fluid
bei Wegfall des Uberschußdampfes in den Kondensator zurückgeführt wird.
[0007] Durch die indirekte Kondensation des Überschußdampfes wird zunächst eine Umweltbelastung
vermieden, da der Dampf im System verbleibt. Dadurch, daß das nur zeitweise benötigte
Kondensatorsystem mit einem sauerstoffreien Fluid gefüllt ist, wird im Falle der Kondensation
im Kondensator verhindert, daß das Prozeßwasser mit Sauerstoff angereichert wird.
Grundsätzlich eignet sich hierzu eine Fülle von Fluiden, die im wesentlichen die Bedingung
erfüllen müssen, daß sie vom Wasser bzw. Dampf verdrängbar sind, wobei es sich in
der Regel um leichtere Fluide handeln wird, und daß sie sauerstoffrei sind.
[0008] Obgleich die Erfindung nicht auf den Einsatz eines bestimmten Fluides beschränkt
ist, hat sich gezeigt, daß es besonders zweckmäßig ist, wenn hier ein Inertgas, insbesondere
wenn Stickstoff eingesetzt wird.
[0009] Weiter oben war bereits erwähnt worden, daß unterschiedliche Fluide eingesetzt werden
können, so beispielsweise technische öle, die dann in besondere Reservoirs verdrängt
werden müssen, allerdings ist der Einsatz eines Inertgases besonders zweckmäßig, da
Gase komprimierbar sind.
[0010] Die Erfindung sieht auch vor, daß dem Kondensator ein Kondensatbehälter mit einem
Gasdom nachgeordnet wird, der zur Aufnahme des Inertgases und ggf. zu dessen Komprimierung
eingesetzt wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß bei Verdrängung des Inertgases
auf dem Kondensator in dem Gasdom dort ein Druckanstieg erzeugt wird, der bei
Verrin- gerung der Kondensatmenge repektive bei Wegfall von eingeleitetem Überschußdampf
bewirkt, daß das Inertgas alsbald in den Kondensator zurückströmt. Mit dieser Verfahrensweise
wird die Regelung, insbesondere die Ansprechzeiten des Systemes erleichtert bzw. verkürzt.
[0011] Die Erfindung sieht auch eine Anlage zur Lösung der hier zugrundeliegenden Aufgabe
vor, die sich dadurch auszeichnet, daß dem Kondensatsammler des Kondensators ein Kondensatbehälter
mit einem Dampfdom nachgeordnet ist, wobei zwischen dem Kondensatsammler und dem Kondensatbehälter
eine erste Leitung zur Ableitung des Kondensates und ausgehend vom Gasdom eine zweite
Leitung für das Inertgas angeordnet sind.
[0012] Diese speziell für Inertgase gewählte Lösung hat den Vorteil, daß sie sehr rasch
reagiert, konstruktiv einfach und damit wirtschaftlich ist und sich für eine Vielzahl
von Einsatzmöglichkeiten eignet.
[0013] Nach der Erfindung ist in Ausgestaltung auch vorgesehen, daß der Gasdom mit Anschlußleitung
zum Kondensatsammler zur Aufnahme des gesamten im Kondensator enthaltenen Inertgases
ausgelegt ist.
[0014] Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, daß der maximale Arbeitsdruck bei voller
Beaufschlagung des Kondensators mit Dampf auftritt. Dieser erhöhte Druck hat einen
zusätzlichen Vorteil, daß nämlich das Druckniveau im Kondensator deutlich über einem
Arbeitsdruck liegt, der bei offenen Kondensatoren herrscht, d. h. gegenüber dem Atmosphärendruck.
Durch das erhöhte Druckniveau steigt die Kondensationstemperatur des Dampfes und damit
die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz, so daß die Wärmetauscherflächen kleiner
als bei bei Kondensatoren mit atmosphärischem Druck ausgeführt werden können.
[0015] Da auch keine Sauerstoffkorrosion in Kondensatsystemen auftreten kann, können die
Materialien der Rohrleitung diesem Tatbestand Rechnung tragen, was zu preisgünstigeren
Metallqualitäten führt.
[0016] Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. l ein Prinzipschaltbild einer Anlage nach einem Ausführungsbeispiel sowie
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines anderen Ausführungsbeispieles.
[0017] Die allgemein mit 1 bezeichnete Anlage weist einen luftgekühlten Kondensator 2 in
Pultdachkonstruktion auf. Das Gebläse ist mit 3 bezeichnet, wobei an dieser Stelle
bemerkt wird, daß alle Anlagenteile nur dem Prinzip nach skizziert sind.
[0018] Der Kondensator 2 weist einen Kondensatsammler 4 auf, dem im Flußrichtung des Kondensates
ein Kondensatbehälter 5 nachgeordnet ist. Beaufschlagt wird der Kondensator 2 über
eine Uberschußdampfzufuhrleitung 6, die vom Hauptnetz 7 abzweigt und über entsprechende
Regeleinrichtungen 8 geschaltet werden kann.
[0019] Wie sich aus der Figur ergibt, weist der Kondensatsammelbehälter 5 einen mit 9 bezeichneten
Gasdom auf. Zwischen dem Gasdom 9 und oberen Bereichen des Kondensatsammlers 4 ist
eine Inertgasleitung 10, und von der Unterseite des Kondensatsammlers 4 eine Kondensatabführleitung
11 vorgesehen.
[0020] Schließlich zeigt die Figur 1 noch eine Inertgaszufuhrleitung 12 mit Regeleinrichtung
13 sowie einer Kondensatrückführleitung 14 ebenfalls mit Regeleinrichtungen 15 und
ggf. einer Pumpe 16, worauf es hier im einzelnen nicht näher ankommt.
[0021] Die Wirkungsweise der Anlage ist dabei die folgende:
Fällt in dem Netz 7, z. B. dem Niederdruckdampfsystem, Überschußdampf an, so wird
dieser Uberschußdampf über die Regelung 8 und damit über die Leitung 6 dem Kondensator
2 zugeführt. Dieser Kondensator 2 ist in der Ruhelage vollständig mit z. B. Stickstoff
gefüllt. Der eindringende Uberschußdampf verdrängt diesen Stickstoff aus dem System
in den Gasdom 9 des Kondensatbehälters 5. Das Verschieben des Stickstoffes erfolgt
über die Leitung 10, während das schon zu Beginn entstehende Kondensat über die Leitung
11 dem Kondensatbehälter 5 zugeführt wird. Das entstehende Kondensat wird dann schließlich
über die Pumpe 16 und die Leitung 14 wieder rückgeführt.
[0022] Fällt kein Überschußdampf mehr im System 7 an, schließt das Ventil 8, das Kondensat
läuft ab, wobei der durch die Verschiebung des Stickstoffes im Gasdom 9 erzeugte erhöhte
Druck dazu führt, daß sofort das Stickstoff über die Leitung 10 und den Kondensatsammler
4 wieder in den Kondensator zurückgedrückt wird. Damit wird erreicht, daß an keiner
Stelle des Systemes Sauerstoff an das Kondensat gelangen kann.
[0023] In Fig. 2 ist die Anordnung durch einen Ejektor 17 mit nachgeschaltetem Kühlerteil
18 ergänzt.
[0024] Zur Verringerung der Wärmetauscherfläche wird hier das Inertgas über den Ejektor
17 abgesaugt und über einem abgetrennten Teil des Wärmetauschers geführt. Damit wird
die Geschwindigkeit in den Wärmetauscherrohren und der Wärmeübergang im Restdampfbereich
erhöht.
[0025] Die analog zu Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Anlage weist wieder einen luftgekühlten
Kondensator 2 in Pultdachkonstruktion auf. Sie ist ergänzt durch einen druckabhängig
geschalteten Ejektor 17 und einer abgeteilten Nachkühlfläche 18.
[0026] Uberschußdampf aus der Leitung 7 strömt über Leitung 6 und Regelventil 8 in den Kondensator
2.
[0027] Kondensat fließt über das Standrohr 11 in den Kondensatsammelbehälter 9. Verdrängtes
Intergas strömt über eine Leitung 19 zum Ejektor 17.
[0028] Mit Druckanstieg in der Leitung 19 wird der Ejektor 17 mit Dampf beaufschlagt und
das Inertgas über eine Leitung 21 zu einem Nachkühlteil 18 gefördert; das Inertgas
wird gekühlt, Treibdampf und anhängende Brüden werden kondensiert. Das Kondensat fließt
über ein Standrohr 22 in den Kondensatsammelbehälter ab, das Inertgas gelangt über
die Verbindungsleitung 10 in den Gasdom.
[0029] Im Standrohr 11 stellt sich ein Wasserstand ein, der der Druckdifferenz zwischen
Kondensatrohr bzw. -kühler 2 und Nachkühlteil 18 entspricht.
[0030] Natürlich sind die beschriebene Ausführungsbeispiele sowohl der Anlage als auch die
beschriebene Verfahrensweise noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken
zu verlassen. So kann z. B. eine zusätzliche Druckregelung für das Inertgas vorgesehen
sein, Einrichtungen, die einen zu starken Übergang des Inertgases in das Prozeßwasser
verhindern u. dgl. mehr. Werden statt der Gase z.
[0031] B. öle eingesetzt, so können Druckausgleichbehälter vorgesehen sein, in diesem Falle
sind auch Ölabscheider u. dgl. zweckmäßig. Es können auch mit Wasser oder einem anderen
Medium gekühlte Kondensatoren eingesetzt werden. Würde anstelle des luftgekühlten
Kondensators ein wassergekühlter Kondensator eingesetzt, ist bei der beschriebenen
Grundschaltung der Dampf zweckmäßig rohrseitig und das Kühlmedium mantelseitig zu
führen, um eine eindeutige Strömung und Verdrängung des Inertgases zu erzielen.
1. Verfahren zur Kondensation von in Dampferzeugungs- und -verbrauchsanlagen anfallendem
Uberschußdampf in einem Kondensator mit indirektem Wärmetausch, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kondensator mit einem sauerstoffreien Fluid gefüllt wird, welches vom Uberschußdampf
in ein Aufnahmereservoir verdrängt wird, wobei das Fluid bei Wegfall des überschußdampfes
in den Kondensator zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid für den Kondensator
ein Inertgas eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff
eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Kondensator ein Kondensatbehälter mit einem Gasdom nachgeordnet wird, der zur Aufnahme
des Inertgases und ggf. zu dessen Komprimierung eingesetzt wird.
5. Anlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden
Ansprüche, mit einem geschlossenen Dampfkondensator mit Kondensatsammler, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Kondensatsammler (4) des Kondensators (2) ein Kondensatbehälter
(5) mit einem Gasdom nachgeordnet ist, wobei zwischen dem Kondensatsammler (4) und
dem Kondensatbehälter (5) eine erste Leitung (11) zur Ableitung des Kondensates und
ausgehend vom Gasdom (9) eine zweite Leitung (10) für das Inertgas angeordnet sind.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdom (9) mit Anschlußleitung
(10) zum Kondensatsammler (4) zur Aufnahme des gesamten im Kondensator (2) enthaltenen
Inertgases ausgelegt ist.