DD218944A1

DD218944A1 - METHOD FOR DIRECT INJECTION IN HEAT SUPPLY SYSTEMS

Info

Publication number: DD218944A1
Application number: DD23718282A
Authority: DD
Inventors: Helmut Schilling; Klaus Mueller; Bernd Krause; Ralf Sachtleben; Hans Klee
Original assignee: Berlin Energiekombinat
Priority date: 1982-02-04
Filing date: 1982-02-04
Publication date: 1985-02-20

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.The present invention relates to a method for direct feed in heat supply systems with the heat carrier heating water. The invention is based on the object, hydraulically directly integrate downstream heat networks and / or connection systems to higher heat networks for each fault and operating case without damaging effects of higher parameters of the parent network on the plants of the downstream heat network and thus save considerable investment and operating costs. The essence of the invention is that the return and / or mixing pumps are provided with mechanical, pneumatic and / or hydraulic storage systems that ensure the circulation, Rückffderung and admixture in the downstream system until the separation of the heat systems. For the first pressure reduction erfindaess a water jet pump is used, which prevents evaporation through the admixture with return water in any operating and trouble case. Furthermore, a water jet pump is used according to the invention for the cooling and first pressure reduction of the additional water after separation of the systems.

Description

Verfahren zur direkten Einspeisung in Wärmeversorgungssystemen Anwendungsgebiet der ErfindungMethod for direct supply in heat supply systems Field of application of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar in Wärmeversorgungssystemen mit dem Wärmeträger Heizwasser zur direkten Verbindung von Wärmenetzen mit unterschiedlichen Druck-und Temperaturparametern.The inventive method is applicable in heat supply systems with the heat transfer medium heating water for the direct connection of heat networks with different pressure and temperature parameters.

Characteristic of the known technical solutions

Die Vorteile der zentralen Wärmeversorgung mit dem Wärmeträger Heizwasser wieThe advantages of the central heat supply with the heat transfer heating water like

— Einsatz großer zentraler und wirtschaftlicher Erzeugeranlagen außerhalb der Ballungsgebiete- Use of large centralized and economic production facilities outside metropolitan areas

— Anwendung der wirtschaftlichen Wäfme-Kraft-Kopplung- Application of economic Wäfme-power coupling

— Einsatz und Substitution verschiedener Brennstoffe- Use and substitution of different fuels

— Verbesserung der Umweltbedingungen in Ballungsgebieten - . , , : Improvement of environmental conditions in urban areas. ,,

— Einsparung von Arbeitskräften und Erhöhung des Wohnkomforts- Labor savings and increased living comfort

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.lead to ever larger heat supply systems with extensive heat networks. This inevitably results in the application of higher Voriauftemperaturen and system pressures for the heat transfer medium heating water, which do not allow the use in downstream heating networks and / or customer stations, hereinafter subordinate heat networks. The direct supply of heating water with the high parameters in subordinate heat networks usually leads to the known technical process in case of failure of the circulation in the downstream heat network to exceed the allowable system pressure and thus to a risk to the customer equipment. Furthermore, direct methods are known which secure the downstream heat network by outflow of heating water. By this outflow but the higher-level heating network is at risk or it is very high costs to hedge this incident in the generating station necessary.

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 EnergiebedarfDue to these facts, heat exchangers are currently used as indirect feed with hydraulic separation of both heat networks in cases where the parameters, in particular the rest pressures, of the higher-level heat network in the downstream heat networks were at risk. These indirect feed processes require a high investment and operating costs and a considerable space and reduce the transmission capacity of the heating networks or lead by the necessary higher pressure and temperature parameters to greater heat loss and increased energy consumption

Informationsquellen: TGL190-264/01-05 > Information sources: TGL190-264 / 01-05 >

Munser: „Fernwärmeversorgung", VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1980 Stadt-und Gebäudetechnik, Jahrgänge 1975-1981Munser: "district heating supply", VEB German publishing house for basic industry Leipzig 1980 city and building technology, vintages 1975-1981

Object of the invention

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.The aim of the invention is to hydraulically connect superordinate and downstream heat networks directly and avoid hazards of both heat networks in all cases of failure by the proposed backup solutions. Thus, the simple circuit design can save investment and operating costs, heat losses and energy consumption can be reduced and the performance of the heat supply system can be significantly increased.

Explanation of the essence of the invention

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:The invention has for its object to find a method for the direct connection of downstream heating networks to higher-level heat networks with high parameters, can be avoided with the exceedances of the permissible pressure and temperature values in the downstream heat network and falls below the system pressure in the higher heat network. The tasks to be solved:

— sofortige Trennung der beiden Wärmenetzsysteme bei Störungen oder planmäßigen Außerbetriebnahmen- Immediate separation of the two heating network systems in the event of faults or planned shutdowns

— Druckhaltung und Volumenausgleich für das nachgeordnete Wärmenetz bei abgetrennten Systemen sind mit bekannten technischen Mitteln beherrschbar. Die mit bekannten Verfahren nicht lösbaren Aufgaben:- Pressure maintenance and volume compensation for the subordinate heat network in separated systems can be controlled by known technical means. The tasks which can not be solved by known methods:

— Verhinderung einer Temperaturüberschreitung bei Ausfall der Beimischung- Prevention of temperature exceeded in case of failure of the admixture

— Verhinderung einer Drucküberschreitung bei Ausfall der Umwälzung im nachgeordneten Wärmenetz ·- Prevention of excess pressure in case of failure of the circulation in the downstream heating network

werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem übergeordneten und dem nachgeordneten Wärmenetz neben den aus bekannten technischen Mitteln bestehenden Einrichtungen (wie automatisch schließende Absperrarmaturen,According to the invention are achieved in that between the parent and the downstream heating network in addition to the known technical means existing facilities (such as automatically closing shut-off valves,

-2- 237 182 2-2- 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.Druckreduzierungseinrichtungen, Rückförder-, pressure increasing and mixing devices and Beimischregeiung) in the flow as Vordruckreduzierungeri and Grundbeimischung a known water jet pump is used and in return the Rückförder- and mixing device with a known storage system, such as flywheel, air motor with air storage u. Ä. Be equipped.

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. , 'This combination of both devices ensures that from the time of metrological detection of a disturbance to complete closure of the shut-off the inflowing network water of the parent heat network is constantly brought by the water jet pump with sucked return water to a permissible flow temperature and return to the higher-level heat network and the admixture until the shut-off valves are completely closed by the storage system. The water jet pump is to be interpreted so that evaporation is avoided or possibly controlled in combination with known methods low evaporations safely. The reduction of the supply water through the water jet pump in combination with the limited time further running mixing and return pumps cause during the closing of the shut-off valves a constant, albeit reduced circulation in the downstream heat network and thus prevent the pressure build-up in the downstream network prevented. , '

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. '_-· .After closing the shut-off valves causes a known Nachspeiseeinrichtung the pressure maintenance and the volume compensation of the downstream heat network from the flow of the parent heat network. In the case of certain parameters, evaporation may occur which does not permit regulation of the make-up quantity. According to the invention this object is achieved by a water jet pump is also connected in front of the control valve, which realizes the cooling of the feed water from the superordinate heat network by admixing return water. '_- ·.

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.The fine regulation ^r of the required parameters in the downstream heat network such as pressure and temperature in the operating state and the regulation of the pressure level at a separate heat network is ensured with known devices according to the prior art.

embodiment

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.The operation of the method according to the invention will be explained in more detail below with reference to the attached drawing (Figure 1). In the normal operating condition, the supply water of the superordinate heat network passes via the opened shut-off valve 1 to one or more water jet pumps 2 which, with the reduction of the supply pressure, also draw in return water for admixing. After this largely unregulated reduction and admixture assumes a known pressure reduction 3 and admixture 4 with the control of the flow temperature through the control valve 8, the setting and monitoring of the desired flow parameters of the downstream heat network. If the uncontrolled reduction of the water jet pump 2 with fully controlled control range of the valve 3 and 8 to the supply pressure and / or temperature below the flow parameters, the water jet pump 2 is separated from the network by coupled valves and at the same time opens a bypass.

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.In the return are the return and admixing pumps 5, which are shown here as a pump, but depending on the design and according to the function can be arranged separately. These pumps 5 are known storage devices, such as flywheel, air motor or turbine with memory, turbine with steam storage, o.a. equipped, which run continuously during operation or are ready to operate.

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.If a fault occurs, the interference pulse reaches the shut-off valves 1 and triggers the closing process. Until complete separation of the networks through the closed valves 1, the circulation in the downstream heat network continues to run as a result of the memory 9 on the pumps 5, thereby preventing a pressure build-up and / evaporation by temperature exceeding in the downstream network. Likewise, the volume reduction and thus pressure drop is prevented by lack of return water in the parent network. During the closing process of Absperrarmatüren 1 so that higher-level and subordinate Wärmenetzvor impermissible parameters and thus protected from hazards. After completion of the closing operation of the valves T, the static pressure maintenance 6 takes over the backup of the downstream heat network.

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.For certain pressure conditions, it is necessary to take the additional water of the downstream heat network from the flow of the parent network. In this case, evaporation of the make-up water may occur if the saturation pressure is undershot. According to the invention, a water jet pump 7 is then connected in front of the control valve 6, which performs an admixture with return water in addition to the pressure reduction and thus relieves the subsequent control valve 6, which then only takes over the fine regulation of the make-up.

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.This direct injection process can avoid damaging effects of impermissibly high pressures and temperatures from a higher-level to a downstream heat network and fully exploit the advantages of direct integration of heat networks.

Claims

-1- 237 182

Invention claims:

1. The method for direct feed into heat supply systems is characterized by the fact that in case of failure of the admixture and return of the downstream heat supply system, the return to the higher-level heating system and the admixture in the downstream system until the separation * "- systems by automatically closing the shut-off valves in each Operation case by the coupling of the Beimisch- uri, riückförderpumpen with <an additional mechanical, pneumatic and / or hydraulic storage system, which takes over the drive of the recirculation and mixing pumps until the complete separation of the heat systems in case of power failure received

" remains.

2. The method of item 1 is characterized in that the first pressure reduction in the downstream heat system, a water jet pump is used, which reduces the pressure of the supply water from the parent heat system in each case of operation and at the same time admixed return water from the downstream system, whereby the evaporation in the downstream Prevents heating system in each case of operation and reduces the operating costs for the admixture.

3. The method according to item 1 and 2 is characterized in that the pressure maintenance of the downstream

'Heat supply system from the flow of the parent heat supply system and front pressure regulating valve, a water jet pump is arranged, which reduces the pressure required for holding flow of the parent system and admixed return water of the downstream system and thus prevents evaporation of the additional water required for pressure maintenance.

For this 1 page drawings