DD218944A1 - Verfahren zur direkten einspeisung in waermeversorgungssystemen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur direkten Einspeisung in Waermeversorgungssystemen mit dem Waermetraeger Heizwasser. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, nachgeordnete Waermenetze und/oder Anschlusssysteme an uebergeordnete Waermenetze fuer jeden Stoer- und Betriebsfall ohne schaedliche Auswirkungen der hoeheren Parameter des uebergeordneten Netzes auf die Anlagen des nachgeordneten Waermenetzes hydraulisch direkt einzubinden und damit erhebliche Investitions- und Betriebskosten einzusparen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Rueckfoerder- und/oder Beimischpumpen mit mechanischen, pneumatischen oder/und hydraulischen Speichersystemen versehen werden, die die Umwaelzung, Rueckfoerderung und Beimischung im nachgeordneten System bis zum Trennen der Waermesysteme gewaehrleisten. Zur ersten Druckreduzierung wird erfindungsgemaess eine Wasserstrahlpumpe eingesetzt, die durch die Beimischung mit Ruecklaufwasser eine Ausdampfung in jedem Betriebs- und Stoerfall verhindert. Desweiteren wird erfindungsgemaess fuer die Kuehlung und erste Druckreduzierung des Zusatzwassers nach Trennung der Systeme eine Wasserstrahlpumpe eingesetzt.

Description

Verfahren zur direkten Einspeisung in Wärmeversorgungssystemen Anwendungsgebiet der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar in Wärmeversorgungssystemen mit dem Wärmeträger Heizwasser zur direkten Verbindung von Wärmenetzen mit unterschiedlichen Druck-und Temperaturparametern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Vorteile der zentralen Wärmeversorgung mit dem Wärmeträger Heizwasser wie

— Einsatz großer zentraler und wirtschaftlicher Erzeugeranlagen außerhalb der Ballungsgebiete

— Anwendung der wirtschaftlichen Wäfme-Kraft-Kopplung

— Einsatz und Substitution verschiedener Brennstoffe

— Verbesserung der Umweltbedingungen in Ballungsgebieten - . , , :

— Einsparung von Arbeitskräften und Erhöhung des Wohnkomforts

führen zu immer größeren Wärmeversorgungssystemen mit ausgedehnten Wärmenetzen. Daraus resultieren zwangsläufig für den Wärmeträger Heizwasser auch die Anwendung höherer Voriauftemperaturen und Systemdrücke, die den Einsatz in nachgeordneten Wärmenetzen und/oder Abnehmerstationen, im folgenden nachgeordnete Wärmenetze genannt, nicht zulassen. Die direkte Einspeisung des Heizwassers mit den hohen Parametern in nachgeordnete Wärme netze führt in der Regel mit den bekannten technischen Verfahren bei Ausfall der Umwälzung im nachgeordneten Wärmenetz zu einer Überschreitung des zulässigen Systemdruckes und damit zu einer Gefährdung der Abnehmeranlagen. Weiterhin sind direkte Verfahren bekannt, die das nachgeordnete Wärmenetz durch Abströmen von Heizwasser sichern. Durch dieses Abströmen wird aber das übergeordnete Wärmenetz gefährdet bzw. es sind sehr hohe Aufwendungen zur Absicherung dieses Störungsfalles im Erzeugerwerk notwendig.

Auf Grund dieser Tatsachen werden gegenwärtig in den Fällen, in denen die Parameter, insbesondere die Ruhedrücke, des übergeordneten Wärmenetzes in den nachgeordneten Wärmenetzen zu einer Gefährdung führen wurden, Wärmeübertrager als indirekte Einspeisung mit hydraulischer Trennung beider Wärmenetze eingesetzt. Diese indirekten Einspeiseverfahren erfordern einen hohen Investitions- und Betriebskostenaufwand sowie einen erheblichen Platzbedarf und vermindernidie Übertragungsfähigkeit der Wärmenetze bzw. führen durch die notwendigen höheren Druck- und Temperaturparameter zu größeren Wärmeverlusten und erhöhtem Energiebedarf

Informationsquellen: TGL190-264/01-05 >

Munser: „Fernwärmeversorgung", VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1980 Stadt-und Gebäudetechnik, Jahrgänge 1975-1981

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, übergeordnete und nachgeordnete Wärmenetze hydraulisch direkt zu verbinden und durch die vorgeschlagenen Sicherungslösungen Gefährdungen beider Wärmenetze in allen Störungsfällen zu vermeiden. Damit können durch den einfachen Schaltungsaufbau Investitions- und Betriebskosten gespart, Wärmeverluste und der Energiebedarf gesenkt sowie die Leistungsfähigkeit des Wärmeversorgungssystems erheblich erhöht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den direkten Anschluß von nachgeordneten Wärmenetzen an übergeordnete Wärmenetze mit hohen Parametern ein Verfahren zu finden, mit dem Überschreitungen der zulässigen Druck- und Temperaturwerte im nachgeordneten Wärmenetz und Unterschreitung des Systemdruckes im übergeordneten Wärmenetz vermieden werden können. Die dazu zu lösenden Aufgaben:

— sofortige Trennung der beiden Wärmenetzsysteme bei Störungen oder planmäßigen Außerbetriebnahmen

— Druckhaltung und Volumenausgleich für das nachgeordnete Wärmenetz bei abgetrennten Systemen sind mit bekannten technischen Mitteln beherrschbar. Die mit bekannten Verfahren nicht lösbaren Aufgaben:

— Verhinderung einer Temperaturüberschreitung bei Ausfall der Beimischung

— Verhinderung einer Drucküberschreitung bei Ausfall der Umwälzung im nachgeordneten Wärmenetz ·

werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem übergeordneten und dem nachgeordneten Wärmenetz neben den aus bekannten technischen Mitteln bestehenden Einrichtungen (wie automatisch schließende Absperrarmaturen,

-2- 237 182 2

Druckreduzierungseinrichtungen, Rückförder-, Druckerhöhungs- und Beimischeinrichtungen und Beimischregeiung) im Vorlauf als Vordruckreduzierungeri und Grundbeimischung eine bekannte Wasserstrahlpumpe eingesetzt wird und im Rücklauf die Rückförder- und Beimischeinrichtung mit einem bekannten Speichersystem, wie Schwungrad, Druckluftmotor mit Luftspeicher u. ä. ausgerüstet werden.

Durch diese Kombination beider Einrichtungen wird abgesichert, daß vom Zeitpunkt der meßtechnischen Erfassung einer Störung bis zum völligen Schließen der Absperrarmaturen das nachströmende Netzwasser des übergeordneten Wärmenetzes durch die Wasserstrahlpumpe ständig mit angesaugtem Rücklaufwasser auf eine zulässige Vorlauftemperatur gebracht wird und die Rückförderung ins übergeordnete Wärmenetz und die Beimischung bis zum völligen Schließen der Absperrarmaturen durch das Speichersystem weiter erfolgt. Die Wasserstrahlpumpe ist dabei so auszulegen, daß Ausdampfungen vermieden werden oder gegebenenfalls in Kombination mit bekannten Verfahren geringe Ausdampfungen gefahrlos beherrscht werden. Die Reduzierung des Vorlaufwassers durch die Wasserstrahlpumpe in Kombination mit den eine begrenzte Zeit weiterlaufenden Beimisch- und Rückförderpumpen bewirken während des Schließvorganges der Absperrarmaturen eine ständige, wenn auch verringerte Umwälzung im nachgeordneten Wärmenetz und verhindern damit den Druckaufbau im nachgeordneten Netz verhindert. , '

Nach Schließung der Absperrarmaturen bewirkt eine bekannte Nachspeiseeinrichtung die Druckhaltung und den Volumenausgleich des nachgeordneten Wärmenetzes aus dem Vorlauf des übergeordneten Wärmenetzes. Dabei kann es bei bestimmten Parametern zu Ausdampfungen kommen, die eine Regelung der Nachspeisemenge nicht zulassen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem vor das Regelventil ebenfalls eine Wasserstrahlpumpe geschaltet wird, die die Kühlung des Zuspeisewassers aus dem übergeordneten Wärmenetz durch Beimischung von Rücklaufwasser realisiert. '_-· .

Die Feinregelung ^rder im nachgeordneten Wärmenetz benötigten Parameter wie Druck und Temperatur im Betriebszustand und die Regelung des Druckniveaus bei abgetrenntem Wärmenetz wird mit bekannten Einrichtungen gemäß Stand der Technik gewährleistet.

Ausführungsbeispiel

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend an Hand der angeführten Zeichnung (Figur 1) näher erläutert. Im normalen Betriebszustand gelangt das Vorlaufwasser des übergeordneten Wärmenetzes über die geöffnete Absperrarmatur 1 zu einer oder mehreren Wasserstrahlpumpen 2, die mit der Reduzierung des Vorlaufdruckes auch zur Beimischung Rücklaufwasser ansaugen. Nach dieser weitgehend ungeregelten Reduzierung und Beimischung übernimmt eine bekannt Druckreduzierung 3 und Beimischung 4 mit der Regelung der Vorlauftemperatur durch das Regelventil 8 die Einstellung und Überwachung der gewünschten Vorlaufparameter des nachgeordneten Wärmenetzes. Sollte die ungeregelte Reduzierung des Wasserstrahlpumpe 2 bei voll ausgesteuertem Regelbereich der Ventil 3 und 8 zur Unterschreitung der Vorlaufparameter Druck und/oder Temperatur führen, so wird durch gekoppelte Ventile die Wasserstrahlpumpe 2 vom Netz getrennt und gleichzeitig eine Umgehung geöffnet.

Im Rücklauf befinden sich die Rückförder- und Beimischungspumpen 5, die hier als eine Pumpe dargestellt sind, aber je nach Auslegung auch entsprechend der Funktion getrennt eingeordnet werden können. Diese Pumpen 5 sind mit bekannten Speichereinrichtungen, wie Schwungrad, Druckluftmotor oder Turbine mit Speicher, Turbine mit Dampfspeicher, o.a. ausgerüstet, die während des Betriebes ständig mitlaufen bzw. funktionsbereit sind.

Tritt eine Störung auf, so gelangt der Störimpuls auf die Absperrarmaturen 1 und löst den Schließvorgang aus. Bis zum vollständigen Trennen der Netze durch die geschlossenen Armaturen 1 läuft infolge der Speicher 9 an den Pumpen 5 die Umwälzung im nachgeordneten Wärmenetz weiter und verhindert dadurch einen Druckaufbau und eine/Ausdampfung durch Temperaturüberschreitung im nachgeordneten Netz. Ebenso wird die Volumenyerminderung und damit Druckabfall durch fehlendes Rücklaufwasser im übergeordneten Netz verhindert. Während des Schließvorganges der Absperrarmatüren 1 sind damit übergeordnetes und nachgeordnetes Wärmenetzvor unzulässigen Parametern und damit vor Gefährdung geschützt. Nach Beendigung des Schließvorganges der Armaturen T übernimmt die Ruhedruckhaltung 6 die Sicherung des nachgeordneten Wärmenetzes.

Für bestimmte Druckverhältnisse ist es notwendig, das Zusatzwasser des nachgeordneten Wärmenetzes aus dem Vorlauf des übergeordneten Netzes zu entnehmen. In diesem Fall kann es zu Ausdampfungen des Zusatzwassers kommen, wenn der Sättigungsdruck unterschritten wird. Erfindungsgemäß wird dann vor das Regelventil 6 eine Wasserstrahlpumpe 7 geschaltet, •die neben der Druckreduzierung eine Beimischung mit Rücklaufwasser vornimmt und somit das nachfolgende Regelventil 6 entlastet, das dann nur noch die Feinregulierung der Nachspeisung übernimmt.

Mit diesem Verfahren zur direkten Einspeisung können schädliche Auswirkungen unzulässig hoher Drücke und Temperaturen aus einem übergeordneten auf ein nachgeschaltetes Wärmenetz vermieden werden und die Vorteile der direkten Einbindung von Wärmenetzen voll zum Tragen kommen.

Claims (3)

1. -1- 237 182

   Erfindungsansprüche:

   1. Das Verfahren zur direkten Einspeisung in Wärmeversorgungssysteme ist gekennzeichnet dadurch, daß bei Ausfall der Beimischung und Rückförderung des nachgeordneten Wärmeversorgungssystems die Rückförderung ins übergeordnete Wärmesystem und die Beimischung im nachgeordneten System bis zur erfolgten Trennung *" -- Systeme durch selbsttätiges Schließen der Absperrarmaturen in jedem Betriebsfall durch die Kopplung der Beimisch- ur,. riückförderpumpen mit < einem zusätzlichen mechanischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Speichersystem, das bei Spannungsausfall den Antrieb der Rückförder- und Beimischpumpen bis zur vollständigen Trennung der Wärmesysteme übernimmt, erhalten

   „ bleibt.
2. 2. Das Verfahren nach Punkt 1 ist gekennzeichnet dadurch, daß als erste Druckreduzierung im nachgeordneten Wärmesystem eine Wasserstrahlpumpe eingesetzt wird, die den Druck des Vorlaufwassers aus dem übergeordneten Wärmesystem in jedem Betriebsfall reduziert und gleichzeitig Rücklaufwasser aus dem nachgeordneten System beimischt, wodurch das Ausdampfen im nachgeordneten Wärmesystem in jedem Betriebsfall verhindert und die Betriebskosten für die Beimischung verringert werden.
3. 3. Das Verfahren nach Punkt 1 und 2 ist gekennzeichnet dadurch, daß die Druckhaltung des nachgeordneten

   ' Wärmeversorgungssystems aus dem Vorlauf des übergeordneten Wärmeversorgungssystems erfolgt und vorder Druckregelarmatur eine Wasserstrahlpumpe angeordnet ist, die das zur Druckhaltung benötigte Vorlaufwasser des übergeordneten Systems reduziert und Rücklaufwasser des nachgeordneten Systems beimischt und damit ein Ausdampfen des zur Druckhaltung benötigten Zusatzwassers verhindert.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen