DD296337A5 - Vorrichtung zur dampferzeugung aus heisswasser durch entspannung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dampferzeugung aus Heiszwasser durch Entspannung. Sie kann ueberall dort Anwendung finden, wo kontinuierlich Dampf benoetigt wird und Heiszwasser, z. B. aus einem Fernwaermenetz, zur Verfuegung steht. Ziel der Erfindung ist eine kontinuierliche Dampferzeugung bei universellen Dampfparametern, guten thermischen Eigenschaften und beliebigen Mengen. Die Aufgabe besteht darin, bei der direkten Einspeisung und Entspannung eine unkontrollierte Zweiphasenstroemung und Wasserschlaege zu vermeiden. Erfindungsgemaesz ist unmittelbar am Anschlusz der Vorlaufleitung 1 an das Entspannungsgefaesz 3 ein selbsttaetiger Nachdruckregler 2 angeordnet, und die Dampfleitung 6 ist mit einem Vordruckregler 7 versehen. Figur{Dampferzeugung, kontinuierlich; Heiszwasser; Entspannungsgefaesz; Einspeisung, direkt; Entspannung; Wasserschlaege; Nachdruckregler; Vordruckregler; Zweiphasenstroemung}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dampferzeugung aus Heißwasser durch Entspannung. Sie kann überall dort Anwendung finden, wo kontinuierlich Dampf benötigt wird und Heißwasser, ζ. B. aus einem Fernwärmenetz, zur Verfügung steht. Das sind insbesondere Produktionsstätten, die kleinere Dampfmengen benötigen und bei denen eine Dampferzeugung mittels Primärenergieträgern nicht lohnt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei der Wärmeerzeugung aus fossilen Brennstoffen stellen große Anlagen die umweltfreundlichste und energieökonomischste Variante dar. Die Zentralisierung der Wärmeerzeugung macht allerdings umfangreiche Netze zur Fernwärmeversorgung erforderlich und setzt die Wahl eines Wärmeträgers voraus, der eine hohe Transportwürdigkeit besitzt. Dabei besitzt Heißwasser gegenüber Dampf den Vorzug. Es gibt aber Wärmeabnehmer, die auf Dampf für technologische Prozesse angewiesen sind.

Es ist allgemein bekannt. Dampf aus Heißwasser auf indirektem Wege mittels Wärmeübertragern zu erzeugen. Vorteilhaft ist hierbei die Kontinuität der Dampferzeugung und die durch die Trennung der Kreisläufe geringe Beeinträchtigung der Wasserqualität des Fernwärmesystems. Nachteilig sind die hohen Anlagenkosten und die durch die funktionsbedingt notwendige Temperaturdifferenz gesetzten Grenzen der Dampfparameter.

Eine andere Lösung zur Bereitstellung kleinerer Mengen Dampf unabhängig von Zeit und Ort der Erzeugung stellen Gefällespeicher dar. Allerdings muß ein Dampferzeuger in der Nähe des Verbrauchers vorhanden sein. Nachteilig sind die große Speichermasse und der entsprechend große Speicherraum- bzw. Platzbedarf.

Die Dampferzeugung durch Entspannen von Heißwasser in ein Entspannungsgefäß ist bereits seit langem bekannt. So werden im DRP 126622 zwei teilweise mit Wasser gefüllte Gefäße verwendet, wobei der Dampf im ersten Gefäß durch Einspeisung und Entspannung von Heißwasser höheren Drucks mittels einer Düse erzeugt wird. Das nicht verdampfte Wasser wird in einem zweiten Gefäß einem höheren Druck ausgesetzt und dann in einem Feuerungsraum aufgeheizt. Über ein Ventil und die erwähnte Düse gelangt es in das erstgenannte Entspannungsgefäß zurück.

Durch die Einspritzung des unter Druck stehenden Heißwassers in das Entspannungsgefäß entstehen bereits starke hydraulische Belastungen in der Vorlaufleitung und den dort angeordneten Stellorganen.

Die Druckreduzierung im Entspannungsgefäß bewirkt einen teilweisen Druckabbau in den vorgelagerten Teilen, so daß sich dort eine unerwünschte Zweiphasenströmung mit entsprechend hoher Geräuschbildung und mechanischer Belastung ausbildet.

Im DRP 284403 wird deshalb vor dem Entspannungsgefäß ein Zwischenbehälter zum Abscheiden von Dampfblasen aus dem Heißwasser angeordnet. Diese Abscheidevorrichtung erfordert allerdings einen weiteren Behälter und zusätzliche Anschlüsse, ohne daß in jedem Fall, insbesondere nicht bei sich stärker ändernden Forderungen an die Dampfparameter, die genannten hydraulischen Belastungen tatsächlich vermieden werden können.

Die bisher beschriebenen Entspannungsvorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, daß das unter Druck stehende Heißwasser in der Vorlaufleitung vor dem Entspannungsgefäß entspannt und dann in das Entspannungsgefäß oberhalb des Wasserstandes,

d. h. in einen wasserfreien Raum dieses Gefäßes, eingeleitet wird. Die Druckentlastung erfolgt dadurch in der Vorlaufleitung, was die Entstehung einer Zweiphasenströmung bewirkt.

Dagegen gehen das WP 267546 und das WP 267547 von dem Grundgedanken aus, im Entspannungsgefäß eine allmähliche Druckentlastung zu ermöglichen. Das Entspannungsgefäß ist deshalb ein aufrecht stehender mit einer Wassersäule gefüllter Druckkessel, bei dem die Heißwassereinspeisung deutlich unterhalb des Wasserstandes erfolgt. Damit steht die Wassersäule im Entspannungsgefäß druckerhöhend zwischen dem eigentlichen Entspannungsdruck (Dampfdruck) und dem Anschluß der Vorlaufleitung. Bei der Strömung von unten nach oben ist dann eine allmähliche Dampfblasenbildung möglich.

Das WP 267546 und das WP 267547 erfordern aufgrund der Wassersäulen in den Entspannungsgefäßen bei ihrer Realisierung große Bauhöhen.

Der daraus resultierende Bauaufwand stellt einen erheblichen Nachteil dar und schließt oftmals den Einbau der Vorrichtung in vorhandene Gebäude aus.

Außerdem werden große Anforderungen an die Druck- und Temperaturregelung gestellt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei der Dampferzeugung aus Heißwasser, insbesondere aus Fernwärmenetzen, eine kontinuierliche Dampferzeugung bei universellen Dampfparametern, guten thermischen Eigenschaften und beliebigen Mengen bei störungsfreiem Betrieb zu gewährleisten, wobei der Aufwand an Anlagen und baulichen Hüllen gering sein soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung mit direkter Einspeisung und Entspannung von Heißwasser zur Dampferzeugung die durch eine unkontrollierte Zweiphasenströmung entstehenden Wasserschläge zu vermeiden und dabei auf die Zwischenschaltung einer Wassersäule zu verzichten.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung mit Anschluß des Heißwasservorlaufs über ein Entspannungsventil in den wasserfreien Raum eines Entspannungsgefäßes, Dampfentnahme am Kopf und Rücklaufentnahme am Fuß des Entspannungsgefäßes dadurch gelöst, daß das Entspannungsventil unmittelbar am Entspannungsgefäß angeordnet ist. Das Entspannungsventil ist vorzugsweise als selbsttätigter Nachdruckregeier ausgebildet, während die Dampfleitung mit einem Vordruckregler versehen ist.

Die Rücklaufentnahme mündet in einer Schaltsäule mit freiem Wasserspiegel und ist mit einem Regelventil ausgestattet. Durch die Anordnung des Entspannungsventils unmittelbar am Entspannungsgefäß wird im Gegensatz zum Stand der Technik das sich bildende Wasser-Dampf-Gemisch als Freistrahl eingeleitet und besitzt keine Fließstrecke in der Vorlaufleitung. Dadurch werden Wasserschläge vermieden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert werden:

Das Heißwasser wird über die Vorlaufleitung 1 und den Nachdruckregler 2 dem Entspannungsgefäß 3 zugeführt.

Das nach der Entspannung entstehende Wasser-Dampf-Gemisch wird durch die Prallplatte 8 im Entspannungsgefäß 3 nach unten abgelenkt. Der bei der Entspannungsverdampfung entstehende Dampf (ca. 10% des Heißwassermassestromes) wird im Flüssigkeitsabscheider 11 entfeuchtet und gelangt im oberen Teil des Entspannungsgefäßes 3 über den Vordruckregler 7 in der Leitung 6zum Verbraucher.

Der Nachdruckregler 2 begrenzt den Dampfdruck im Entspannungsgefäß 3 auf einen maximalen Wert, d.h., der Heißwasservorlauf wird gedrosselt bzw. unterbrochen.

Der Vordruckregler 7 öffnet bei Erreichen eines festgelegten minimalen Dampfdruckes und dient der Begrenzung des maximalen

Dampfwasserstromes und damit zur Gewährleistung der gewünschten Dampfqualität.

Das nicht verdampfte Heißwasser (ca. 90% des Heißwassermassestromes) wird unten aus dem Entspannungsgefäß 3 abgeleitet und mittels der Rückspeisepumpe 4 über das Regelventil 5 der Rücklaufleitung 10 zugeführt.

In der Schaltsäule 9 bildet sich ein freier Wasserspiegel aus (d.h. nicht im Entspannungsgefäß 3). In Abhängigkeit von einem festgelegten Wasserstand bestimmt das Regelventil 5 die Fördermenge der Rückspeisepumpe 4.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Dampferzeugung aus Heißwasser durch Entspannung mit Anschluß des Heißwasservorlaufs über ein Entspannungsventil in den wasserfreien Raum eines Entspannungsgefäßes, Dampfentnahme am Kopf und Rücklaufentnahme am Fuß des Entspannungsgefäßes, gekennzeichnet dadurch, daß das Entspannungsventil (2) unmittelbar am Entspannungsgefäß (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß das Entspannungsventil (2) als selbsttätiger Nachdruckregler ausgebildet ist und die Dampfleitung (6) mit einem Vordruckregler (7) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Rücklaufentnahme (10) mit einer Schaltsäule (9) mit freiem Wasserspiegel und einem Regelventil (5) versehen ist.