DE102009011953B4 - Vorrichtung zum Abführen von unter Druck stehendem heißen Wasser aus dem Kessel eines Dampferzeugers - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Abführen von unter Druck stehendem heißen Wasser (2), insbesondere von Abschlämmwasser oder Erstkondensat, aus dem Kessel eines Dampferzeugers, mit einem Behälter (4), der mit einer Wassservorlage (10) gefüllt ist, welche sich bis zu einem ersten vorgegebenen Füllstandsniveau (12) erstreckt, einem Zulauf (14) zur Zufuhr des heißen Wassers (2) und einem Ablauf (18) zur Ableitung von Wasser (24) aus dem Behälter (4), gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (30) zum Erfassen der Temperatur des Wassers in der Wasservorlage (10) und ein dem Ablauf (18) zugeordnetes Absperrventil (22), welches in Abhängigkeit von der vom Temperatursensor (30) erfassten Temperatur den Ablauf (18) öffnet, wenn die Temperatur der Wasservorlage (10) einen vorgegebenen Mindesttemperaturwert unterschreitet, und welches den Ablauf (18) verschließt, wenn die vom Temperatursensor (30) erfasste Temperatur den Mindesttemperaturwert übersteigt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abführen von unter Druck stehendem heißen Wasser, insbesondere von Abschlämmwasser oder Erstkondensat, aus dem Kessel eines Dampferzeugers gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Für die Erzeugung von Dampf, wie er beispielsweise in der chemischen Industrie, in Bäckereien, in der Holz- und Spanplattenindustrie sowie auch in der Kunststofftechnik etc. eingesetzt wird, werden bekanntermaßen Dampferzeuger eingesetzt. Den Dampferzeugern, wird dabei zumeist vorgewärmtes Speisewasser über einen Speisewasservorratsbehälter aus dem öffentlichen Wasserleitungsnetz zugeführt, das über eine Pumpe mit Druck in einen Kessel des Dampferzeugen eingebracht wird, der von einem Brenner, beispielsweise einem Gasbrenner, erhitzt wird, um das Wasser in Dampf zu verwandeln, welcher dann für den jeweiligen Gebrauchszweck aus dem Kessel entnommen wird.
• Hierbei ergibt sich das allgemein bekannte Problem, dass das in den Dampferzeugern befindliche Wasser regelmäßig ausgetauscht werden muss, da über das zugeführte Leitungswasser trotz mitunter eingesetzter Wasseraufbereitungseinrichtungen eine gewisse Menge an Salzen in den Kessel gelangt, die beim Verdampfen des Wassers im Kesselwasser zurückbleiben und sich demgemäß in diesem aufkonzentrieren. Dieses nachfolgend auch als Abschlämmwasser bezeichnete Wasser muss beispielsweise ein bis zwei Mal am Tag aus dem Kessel abgeführt werden, um eine frühzeitige Korrosion der Kesselwände und der übrigen Einrichtungen des Dampferzeugers zu verhindern.
• Weiterhin wird bei den bekannten Dampferzeugern der im Kessel erzeugte Wasserdampf vor seiner Zufuhr zu dem gewünschten Verbraucher üblicherweise einem Dampftrockner zugeleitet, der dazu dient, das beim Verdampfungsprozess aus dem Kessel mitgerissene, als Erstkondensat bezeichnete Wasser aus dem Heißdampf zu entfernen. Hierzu wird beispielsweise eine Prallplatte mit einem unterhalb derselben angeordneten Auffanggefäß eingesetzt, die vom Heißdampf beaufschlagt wird, wobei das auf der Prallplatte entstehende Kondensat im Auffangbehälter aufgefangen und aus dem Dampferzeuger über ein entsprechendes Ventil, beispielsweise ein Kugelventil, abgeleitet wird, wenn das Flüssigkeitsniveau im Auffangbehälter einen gewissen Füllstand erreicht. Um das salzhaltige Abschlämmwasser sowie das ebenfalls teilweise mit Salzen beladene Erstkondensat, die sich beide unter Druck befinden und nachfolgend der Einfachheit halber als heißes Wasser bezeichnet werden, aus dem Dampferzeuger abzuleiten, müssen diese zum einen entspannt werden und zum anderen auf eine Temperatur von weniger als 60°C herabgekühlt werden, da es aufgrund von gesetzlichen Vorschriften mitunter nicht erlaubt ist, Abwässer mit einer Temperatur von mehr als z. B. 60°C in das öffentliche Abwassersystem einzuleiten.
• Zum Entspannen und Kühlen des unter Druck stehenden heißen Wassers wird das Wasser bekanntermaßen einem Abschlämmgefäß zugeführt, welches bei den von der Anmelderin gefertigten Dampferzeugern beispielsweise aus einem Edelstahlbehälter besteht, in welchem zur Erhöhung der spezifischen Wärmekapazität Steine oder Keramikmaterialien eingebracht sind, welche die im Abschlämmwasser bzw. im Erstkondensat enthaltene Wärmeenergie aufnehmen und hierdurch das mit Salzen verunreinigte Abschlämmwasser und Erstkondensat auf eine Temperatur von weniger als 60° abkühlen. Das in dieser Weise auf Umgebungsdruck entspannte und abgekühlte Wasser wird im Anschluss daran über einen im Behälterboden des Abschlämmgefäßes angeordneten Ablauf in die Kanalisation eingeleitet.
• Weiterhin ist aus der DE 39 20 559 A1 ein Dampferzeuger mit einem Abschlämmgefäß bekannt, in dem eine Kaltwasservorlage enthalten ist, in die hinein das aus dem Kessel entnommene überhitzte Wasser über ein Dampfventil und eine Dampfzuleitung von oben her entspannt wird, wobei der Wasserspiegel im Abschlämmbehälter durch das eintretende Heißwasser/Dampfgemisch ansteigt und das Wasser beim Übersteigen eines bestimmten Niveaus im Abschlämmgefäß in einen Auffangbehälter oder in das Abwassernetz abgeführt wird.
• Bei den zuvor beschriebenen Abschlämmvorrichtungen besteht das Problem, dass es aufgrund der plötzlichen Reduzierung des Umgebungsdrucks beim Einleiten des Abschlämmwassers/Erstkondensats in das Abschlämmgefäß zu einem unerwünschten Auftreten von größeren Dampfmengen kommt, da das heiße Wasser/Erstkondensat, von einer Temperatur im Bereich von 200°C und 11 bar beim Eintritt in das Abschlämmgefäß auf eine Temperatur von lediglich ca. 100°C und einem Druck von ca. 1 bar abgekühlt, bzw. entspannt wird.
• Aus der DE 33 07 594 A1 ist ein durch elektrische Heizelemente bekannter Dampfkessel bekannt, welcher einen Entleerungszapfen mit einem Abschlämmventil besitzt, an dem ausgangsseitig ein Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des Abschlämmwassers angeschlossen ist.
• Aus der DE-AS-1 127 365 ist weiterhin eine Einrichtung zur Regelung eines Zwangsdurchlauf-Dampferzeugers bekannt, welcher einen Wasserabscheider aufweist, aus dem Speisewasser in Abhängigkeit vom Wasserstand über ein Ventil abschlämmbar ist. Die Schrift gibt keinen Hinweis, das Ventil in Abhängigkeit der von einem Temperatursensor erfassten Temperatur einer Wasservorlage zu öffnen, wenn die Temperatur einen vorgegebenen Mindesttemperaturwert unterschreitet.
• Schließlich beschreibt die DE-PS-878 804 ein Regelverfahren für Dampfkraftanlagen, bei welchem dem Dampferzeuger als Arbeitsmittel mindestens ein Teil des Kondensats aus der Anlage und die notwendige Nachspeisemenge von außen zugeführt wird und zur Verhinderung des Überschreiten der zulässigen Salzkonzentration aus dem Dampferzeuger ständig eine geregelte Menge an mit Salzen angereichertem Wasser abgeschlämmt wird. Das Regelverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Menge an abgeschlämmtem Wasser in Abhängigkeit von der von mindestens einem Teil des Arbeitsmittels vor dem Dampferzeuger mitgeführten Salzmenge eingestellt wird.
• Ein weiteres Problem der bekannten zuvor beschriebenen Abschlämmvorrichtungen besteht darin, dass das aus dem Kessel entnommene Wasser häufig durch Vermischen mit zugeführtem kalten Leitungswasser ohne eine Rückgewinnung der im Wasser enthaltenen Wärmeenergie unmittelbar in das öffentliche Kanalnetz eingeleitet wird, um den Abkühlvorgang zu beschleunigen, bzw. die Anzahl von maximal möglichen Abschlämmvorgängen pro Tag bei einer vorgegebenen Größe des Abschlämmgefäßes zu erhöhen.
• Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Abführen von unter Druck stehendem heißen Wasser, insbesondere von Abschlämmwasser oder Erstkondensat, aus dem Kessel eines Dampferzeugers zu schaffen, die einen vergleichsweise einfachen Aufbau besitzt, und bei der der Betrieb der Vorrichtung während des Abschlämmens, bzw. Einleiten des Erstkondensats und dem Einleiten des abgekühlten Wassers aus der Abschlämmvorrichtung in das öffentlichen Kanalnetz im Wesentlichen automatisch und unter Ausschluss einer Dampfbildung erfolgt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
• Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
• Gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Entnahme von heißem Wasser, insbesondere von Abschlämmwasser oder Erstkondensat, aus dem Kessel eines Dampferzeugen einen Behälter, der bevorzugt eine stehende seitliche Behälterwand aufweist und mit einer Wasservorlage, d. h. einer vorgegebenen Menge an Wasser, gefüllt ist, welche z. B. 100 Liter umfasst und sich bis zu einem ersten vorgegebenen Füllstandsniveau im Behälter erstreckt. Im Behälter, der beispielsweise aus Edelstahl mit einer Wandstärke von z. B. 4 mm besteht und ein Fassungsvermögen von z. B. 250 l aufweist, ist ein Zulauf vorgesehen, über den das unter einem Druck von z. B. 11 bar stehende, mitunter bis zu 200°C heiße Wasser aus dem Kessel des Dampferzeugers in den Behälter eingeleitet wird.
• Am Behälter ist weiterhin ein Ablauf angeordnet, z. B. in Form eines Stutzens, aus dem das entspannte und abgekühlte Wasser nach dem Abschlämmvorgang aus dem Behälter abgeleitet und z. B. in das öffentlichen Kanalnetz eingeleitet wird.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner einen Temperatursensor auf, der die Temperatur des Wassers in der Wasservorlage erfasst. Der Temperatursensor wirkt dabei in erfindungsgemäßer Weise mit einem Absperrventil zusammen, das sich im Bereich des Ablaufs befindet und diesen in Abhängigkeit von der vom Temperatursensor erfassten Temperatur frei gibt, wenn die Temperatur der Wasservorlage einen vorgegebenen, vorzugsweise einstellbaren Mindesttemperaturwert, z. B. 40°C, unterschreitet. Bei Temperaturen oberhalb des Mindesttemperaturwertes ist das Absperrventil hingegen geschlossen, so dass kein Wasser über den Ablaufaus dem Behälter austreten kann.
• Obgleich das Ventil und der Temperatursensor bevorzugt über eine elektronische Steuerungseinrichtung miteinander gekoppelt sind, welche die momentane Temperatur vom Temperatursensor erhält und in Abhängigkeit von dieser das Absperrventil öffnet bzw. schließt, kann es bei einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung ebenfalls vorgesehen sein, dass der Temperatursensor z. B. einen bekannten Bimetallstreifen enthält, der unmittelbar mechanisch mit dem Absperrventil zusammenwirkt und dieses oberhalb des Mindesttemperaturwertes rein mechanisch schließt, bzw. unterhalb des Mindesttemperaturwertes öffnet. Auch ist es denkbar, dass der Temperatursensor und das Absperrventil eine Einheit bilden, wie sie z. B. als Thermostatventil in den Kühlsystemen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz gelangt.
• Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass beim Betrieb der Vorrichtung nahezu keinerlei störender Dampf auftritt, und dass ohne ein manuelles Eingreifen oder eine aufwändige Regelung stets sichergestellt wird, dass lediglich Wasser mit einer Temperatur in das öffentliche Kanalnetz eingeleitet wird, die unterhalb der gesetzlich zulässigen Temperatur liegt.
• Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken ist der Temperatursensor in unmittelbarer Nähe des Ablaufs angeordnet, wodurch sich ein schnelles Ansprechverhalten des Absperrventils ergibt, und zudem sicher gestellt werden kann, dass kein Wasser mit einer Temperatur von mehr als der minimalen Temperatur von z. B. 30 bis 40°C aus dem Ablauf austritt.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ablauf in vorteilhafter Weise im Bereich des Behälterbodens angeordnet. Um hierbei das erste Füllstandsniveaus ohne den Einsatz eines zusätzlichen Füllstandssensors zu definieren, ist der Ablauf strömungsmäßig mit einer sich in Aufwärtsrichtung bis zum ersten Füllstandsniveau hinauf erstreckenden Rohrleitung verbunden, die in Höhe des ersten Füllstandsniveaus eine Umlenkung von mehr als 90°, vorzugsweise um 180° aufweist und dadurch einen Wall für das Wasser definiert, der nach Art eines Überlaufs nur dann vom Wasser überströmt wird, wenn der Füllstand der Wasservorlage im Behälter die vertikale Position des Damms übersteigt. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass sich das erste minimale Füllstandsniveau im Behälter ohne eine aufwändige Füllstandsmesseinrichtung auf einfache und kostengünstige Weise stets automatisch einstellt, wodurch insbesondere eine aufwändige und mitunter teuere und fehleranfällige elektronische Regelung des Füllstands vermieden wird.
• Die Anordnung des Ablaufs im Bereich des Behälterbodens besitzt den Vorteil, das stets das kühlste Wasser aus dem Behälter entnommen wird, da sich dieses aufgrund seiner gegenüber heißem Wasser erhöhten Dichte naturgemäß im Bereich des Behälterbodens anlagert.
• In gleicher Weise ist es jedoch ebenfalls denkbar, dass der Ablauf in Form einer seitlichen Ablauföffnung in der Seitenwand des Behälters in Höhe des ersten Füllstandsniveaus angeordnet ist, und die zuvor erwähnte Rohrleitung nach Art eines Tauchrohres vom Boden des Behälters aus bis zur Ablauföffnung geführt ist, mit welcher sie z. B. über ein L-förmiges Leitungsstück strömungsmäßig verbunden ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Rohrleitung innen liegend geführt werden kann und außerhalb des Behälters keine störenden Rohrleitungen verlaufen. Das Absperrventil ist bei den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen bevorzugt als elektrisch betätigbares Auf-Zu-Ventil ausgestaltet, welches sich bevorzugt auf der Außenseite des Behälters befindet, wodurch eine elektrische Leitungsführung in dem zum Teil bis zu 90°C heißen Wasser der Wasservorlage in vorteilhafter Weise entfallen kann.
• Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken ist oberhalb des ersten Füllstandsniveaus eine Überlauföffnung vorgesehen, welche über eine Überlaufleitung strömungsmäßig mit dem Ausgang des Absperrventils verbunden ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass es auch im Falle einer störungsbedingten Blockade des Absperrventils in der Schließstellung bei einem neuen Abschlämmvorgang nicht zu einer Beschädigung des Behälters kommt, wenn das heiße Abschlämmwasser mit einem Druck von z. B. bis zu 11 bar und einer Temperatur von nahezu 200°C in den bereits gefüllten Behälter einströmt.
• Um in einem solchen Notfall ein direktes Einleiten von mehr als 60°C heißem Wasser in das öffentliche Abwassersystem zu verhindern, kann es hierbei weiterhin vorgesehen sein, in der Überlaufleitung ein zusätzliches Wärmespeichermedium, insbesondere Steine oder Metall oder ein anderes Material mit einer vorzugsweise hohen spezifischen Wärmekapazität anzuordnen, welches die Wärmeenergie von über die Überlaufleitung abgeführtem heißen Wasser und/oder Dampf aufnimmt.
• Im Bereich des oberen Endes des Behälter kann weiterhin eine Entlüftungsöffnung vorgesehen sein, durch die hindurch im Behälter enthaltene Luft und/oder Dampf in die Umgebung entweichen kann, so dass eine Deformation des Behälters aufgrund einer thermisch bedingten Ausdehnung der im Innenraum des Behälters befindlichen Luft wirksam ausgeschlossen werden kann, wenn bei einem Abschlämmvorgang eine größere Menge an heißem Wasser in den Behälter eingeleitet wird.
• Um nach dem mehrmaligen Abschlämmen eines Kessels in einem Dampferzeuger das mit Verunreinigungen, insbesondere Salzen angereicherte Wasser vollständig aus dem Behälter zu entfernen, ist im Bereich des nach unten hin bevorzugt zusammenlaufenden Behälterbodens ein weiterer Ablauf angeordnet, der bei Bedarf insbesondere über ein manuell betätigbares Auf-Zu-Ventil geöffnet und wieder verschlossen werden kann.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Inneren des Behälters zur Rückgewinnung der in die Wasservorlage nach einem Abschlämmvorgang eingebrachen Wärmeenergie ein Wärmetauscher angeordnet ist, der von gegenüber dem Wasser in der Wasservorlage kühlerem Wasser durchströmt wird, insbesondere von Wasser, welches dem Dampferzeuger zur Erzeugung von Dampf als Speisewasser zuführbar ist.
• Der Zulauf für das heiße Wasser ist dabei bevorzugt im Bereich des Behälterbodens unterhalb des Füllstandsniveaus angeordnet. Hierdurch ergibt sich gegenüber den bekannten Abschlämmvorrichtungen der Vorteil, dass sich das eingebrachte heiße Wasser gut mit dem übrigen Wasser der Wasservorlage durchmischt und die gesamte Füllstandshöhe der Wasservorlage innerhalb des Behälters zur Reduzierung der Dampfbildung ausgenutzt wird, so dass in vorteilhafter Weise nahezu kein Dampf mehr entsteht, der z. B. über die Entlüftungsöffnung oder die Überlaufleitung in die Umgebung austreten kann.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wärmetauscher eine wendelartige Rohrschlange auf, die z. B. aus Kupferrohr besteht und die sich innerhalb des Behälters z. B. vom Boden desselben aus bis bevorzugt über das erste Füllstandsniveau hinweg erstreckt. Die Rohrschlange wird in vorteilhafter Weise vom Boden des Behälters aus in Aufwärtsrichtung, d. h. in Richtung zum ersten Füllstandsniveau hin vom Speisewasser durchströmt, welches anschließend z. B. als vorgewärmtes Speisewasser dem Dampferzeuger oder aber einer anderen Einrichtung, z. B. einem Heizkörper innerhalb eines Gebäudes oder dergleichen zugeführt wird. Durch diese Ausgestaltung des Wärmetauschers ergibt sich der Vorteil, dass das in die Rohrschlange des Wärmetauschers eintretende kühlere Wasser zuerst mit kühlerem Wasser der Wasservorlage im Bereich des Behälterbodens in Kontakt gelangt und erst im Anschluss daran nach dem Durchlaufen der Rohrschlange zum Wärmeaustausch mit dem heißeren Wasser im oberen Bereich der Wasservorlage in Wärmekontakt gelangt, wodurch die Effizienz der Vorrichtung in vorteilhafter Weise gesteigert werden kann.
• Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Zuleitung des Speisewassers zur Rohrschlange über eine im Wesentlichen geradlinige Rohrleitung erfolgt, die sich in vertikaler Richtung von oben her durch die Wasservorlage hindurch bis zur einlaufseitigen Rohrschlange des Wärmetauschers hin erstreckt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Behälter eine kompakt und nach außen hin abgeschlossene Bauform ohne außen liegende Rohrleitungen aufweist. Zudem ergibt sich eine weiter Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Rückgewinnung der Wärmeenergie, da nur ein vergleichsweise kurzer Abschnitt der Rohrleitung mit dem heißem Wasser im oberen Teil der Wasservorlage in Kontakt gelangt.
• Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann es zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades weiterhin vorgesehen sein, wenn der senkrecht verlaufende Abschnitt der Rohrleitung thermisch isoliert ist, bzw. wenn das Rohr als solches aus einem gegenüber dem Material der Rohrschlange weniger gut Wärme leitenden Material, z. B. aus Kunststoff, gefertigt ist. In gleicher Weise ist es bei dieser Ausführungsform der Erfindung von Vorteil, wenn der gesamte Behälter auf der Außenseite thermisch isoliert ist.
• Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken sind der Zulauf und der Ablauf des Wärmetauschers strömungsmäßig mit einem Puffergefäß verbunden, welchem insbesondere kühles Frischwasser aus dem öffentlichen Leitungsnetz diskontinuierlich zugeführt wird, und aus welchem erwärmtes Wasser, insbesondere dem Dampferzeuger zuzuführendes Speisewasser, diskontinuierlich abgeführt wird. Das im Puffergefäß enthaltene Wasser wird dabei durch eine Pumpe kontinuierlich durch den Wärmetauscher hindurch zirkuliert. Durch die diskontinuierliche, d. h. schubweise Zufuhr des kalten Frischwassers und die ebenfalls diskontinuierliche Entnahme des vorgewärmten Wassers aus dem Puffergefäß, die bevorzugt jeweils über ein elektrisch betätigbares Ventil erfolgt, welches durch die elektronische Steuerungseinrichtung betätigt wird, ergibt sich der Vorteil, das die Temperatur des kühlen Frischwassers gegenüber einem kontinuierlichen Durchfluss durch den Wärmetauscher erhöht wird, so dass bei einer Zufuhr des Wassers aus dem Puffergefäß zu einem Speisewasservorratsbehälter entsprechend weniger Heizenergie aufgebracht werden muss, um dieses vorgewärmte Wasser auf die Temperatur des Speisewassers zu erwärmen, welche beispielsweise 80°C beträgt.
• Schließlich kann es gemäß einer kostengünstigen und konstruktiv einfachen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Zulauf für das heiße Wasser oberhalb des ersten Füllstandsniveaus angeordnet ist, wobei in diesem Falle kein Wärmetauscher zum Einsatz gelangt und die Temperatur der Wasservorlage nach einem Abschlämmvorgang vom Behälter in Form von Wärmestrahlung und Konvektion abgegeben wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die im freiwerdenden Dampf enthaltene Wärmeenergie beim Entspannen des heißen Wassers in den Behälter hinein umgehend über die Entlüftungsleitung abgeführt werden kann und nicht über die Wasservorlage abgekühlt werden muss.
• Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
• In der Zeichnung zeigt:
• 1 Eine schematische Übersichtsdarstellung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
• Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Vorrichtung 1 zur Entnahme von heißem Wasser 2, insbesondere von Abschlämmwasser oder Erstkondensat, aus dem Kessel eines nicht näher gezeigten Dampferzeugen einen Behälter 4, der einen Behälterboden 6 und eine stehende seitliche Behälterwand 8 aufweist. In dem Behälter 4 ist eine vorgegeben Menge an Wasser, z. B. 100 Liter, aufgenommen, die nachfolgende auch als Wasservorlage 10 bezeichnet wird, und die sich bis zu einem ersten vorgegebenen minimalen Füllstandsniveau 12 im Behälter 4 erstreckt. Im Behälter 4 ist bevorzugt im Bereich des Behälterbodens 6 ein Zulauf 14 für das heiße Wasser vorgesehen, welches aus dem Kessel des Dampferzeugers mit einem Druck von z. B. 11 bar und einer Temperatur von z. B. 200°C austritt und dem Behälter 4 über den Zulauf 14 und ein vorgeschaltetes elektrisch betätigbares Ventil 16 zugeführt wird.
• Am Behälter 4 ist weiterhin ein Ablauf 18 angeordnet, der ein in den Bereich des Behälterbodens 6 hinabreichendes Rohr 20 besitzt, über welches gegenüber dem heißen Wasser 2 kühleres und entspanntes Wasser 24 über ein dem Ablauf 18 zugeordnetes Absperrventil 22 aus dem Behälterinneren abgeleitet und z. B. in das öffentlichen Kanalnetz eingeleitet werden kann. Um den Behälter 4 bei Bedarf vollständig entleeren zu können, ist im Bereich des Behälterbodens 6 ein weiterer Ablauf 26 angeordnet, der über ein nachgeschaltetes Ventil 28 geöffnet oder verschlossen werden kann.
• Wie der Darstellung von 1 weiterhin entnommen werden kann, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 einen Temperatursensor 30 auf, der die Temperatur des Wassers in der Wasservorlage 10 erfasst.
• Der Temperatursensor 30 ist mit dem Absperrventil 22 verbunden und öffnet dieses, wenn die vom Temperatursensor 30 erfasste Temperatur in der Wasservorlage 10 weniger als beispielsweise 40°C beträgt.
• Der Temperatursensor 30 und das Absperrventil 22 können im einfachsten Falle gemeinsam in einem rein mechanisch arbeitenden Thermostatventil enthalten sein, welches in die Seitenwand 8 des Behälters 4 eingesetzt ist.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Temperatursensor 30 und das Absperrventil 22 sowie bevorzugt auch die übrigen Ventile 16 und 28 elektrisch mit einer nicht näher gezeigten elektronischen Steuerungseinrichtung verbunden, die die vom Temperatursensor 30 ermittelten Temperaturmesswerte erfasst und beim Erreichen des minimalen Temperaturwertes von z. B. 40° das Absperrventil 22 durch Übersenden eines entsprechenden elektrischen Signals öffnet. Entsprechend kann durch Übersenden einen entsprechenden elektrischen Signals das Ventil 16 geöffnet werden, um beispielsweise zum Abschlämmen oder zur Abfuhr von Erstkondensat aus dem nicht näher gezeigten Kessel das unter Druck stehende heiße Wasser 2 in die Wasservorlage 10 einzuleiten.
• In diesem Falle erhöht sich aufgrund der guten Durchmischung des heißen Wassers 2 mit dem übrigen, z. B. 30 bis 40°C kalten Wasser der Wasservorlage 10 die Gesamttemperatur des Wassers in der Wasservorlage bis auf beispielsweise 80°C, wodurch das Absperrventil 22 geschlossen wird und das Füllstandsniveau innerhalb des Behälters 4 vom ersten Füllstandsniveau 12 aus auf ein zweites höheres Füllstandsniveau 32 ansteigt.
• Die Temperatur in der Wasservorlage 10, die in diesem Falle beispielsweise 80°C oder mehr beträgt, wird vom Temperatursensor 30 während der gesamten Zeit erfasst, so dass das Absperrventil 22 demgemäß geschlossen gehalten wird.
• Um gegebenenfalls zu Anfang auftretenden Dampf aus dem Behälterinnenraum abzuführen, kann der Behälter 4 an seiner Oberseite mit einer Entlüftungsöffnung 34 versehen sein.
• Weiterhin kann für den Fall, dass versehentlich zu viel heißes Wasser 2 in den Behälter 4 eingeleitet wird, oberhalb des zweiten Füllstandniveaus 32 eine Überlauföffnung 34 vorgesehen sein, die über eine Überlaufleitung 38 strömungsmäßig mit dem Auslass des Absperrventils 22 verbunden ist, so dass das austretende Wasser 24 nötigenfalls in das öffentliche Kanalnetz abgeleitet werden kann.
• Hierbei kann, wie in 1 gezeigt ist, in der Überlaufleitung 38 ein zusätzliches Wärmespeichermedium 40 angeordnet sein, welches im Fall des Überlaufs die überschüssige Wärmeenergie des überlaufenden Wassers aufnimmt, so dass die gesetzlich maximal zulässige Höchsttemperatur von 60°C für das in das öffentliche Kanalnetz eingeleitete Wasser nicht überschritten wird.
• Wie weiterhin der Darstellung von 1 entnommen werden kann, ist zur Rückgewinnung der über das heiße Wasser 2 in den Behälter 4 eingebrachten zusätzlichen Wärmeenergie im Inneren des Behälters 4 ein Wärmetauscher 42 angeordnet, der eine wendelartige Rohrschlange 44 umfasst, der im Bereich der Unterseite des Behälters 4 über eine Rohrleitung 46 von oben her durch die Wasservorlage 10 hindurch kühles Wasser 48 zugeführt wird, welches im Bereich der Oberseite des Behälters 4 aus der Rohrschlange 44 wieder austritt. Das Wasser 48 ist bevorzugt Frischwasser oder Leitungswasser, welches über ein durch die elektronische Steuerungseinrichtung betätigtes Ventil 52 zugeführt wird. Das zugeführte Wasser 48 wird dabei über eine Pumpe 50 durch den Wärmetauscher 42 und ein diesem nachgeordnetes Puffergefäß 54 hindurch zirkuliert wird, um die Temperatur der Wasservorlage 10 nach dem Einbringen des heißen Wassers 2 kontinuierlich von z. B. 80° Celsius herunterzukühlen. Hierbei wird das aufgrund des kontinuierlichen Umwälzprozesses durch die Pumpe 50 zunehmend erwärmte Wasser 48 im Puffergefäß 54 in vorgegebenen Zeitabständen aus dem Puffergefäß entnommen und als vorgewärmtes Wasser einem bekannten Speisewasservorratsbehälter zugeführt, in welchem das vom Dampferzeuger benötigte Speisewasser bevorratet wird.
• Nachdem eine gewisse Menge an erhitztem Wasser 48 aus dem Puffergefäß 54 entnommen wurde, wird das Ventil 52 über die elektronische Steuerungseinrichtung geöffnet und neues kühles Leitungswasser 48 in den Wärmetauscher 42 und das Puffergefäß 54 eingeleitet, welches im Anschluss daran wiederum beispielsweise so lange durch den Wärmetauscher 42 hindurch zirkuliert wird, bis sich die Temperatur des Wassers 48 im Puffergefäß 54 nahezu nicht mehr ändert. In diesem Falle wird das erwärmte Wasser 48 wie zuvor beschrieben erneut aus dem Voratsgefäß 54 entnommen und dem Speisewasservorratsbehälter oder einem anderen Verbraucher, z. B. einem Radiator oder dergleichen, zugeführt.
• Durch die zuvor beschriebene diskontinuierliche Zufuhr von kühlem Frischwasser 48 und die ebenfalls diskontinuierliche Abfuhr von im Wärmetauscher 42 erwärmten Wasser 48 sowie die kontinuierliche Zirkulation des Wasser 48 durch den Wärmetauscher 42 und das Puffergefäß 54 wird die Temperatur des zu Anfang beispielsweise 80°C heißen Wassers in der Wasservorlage 10 sukzessive bis auf den minimalen Temperaturwert von z. B. 40° herabgekühlt.
• Sobald dieser minimale Temperaturwert in der Wasservorlage erreicht ist, was vom Temperatursensor 30 erfasst wird, wird das Absperrventil 22 wiederum geöffnet und das in diesem Falle lediglich noch 40° heiße Wasser 24 durch das Ventil 22 hindurch so lange in das öffentliche Kanalnetz abgeleitet, bis die Wasservorlage 10 das minimale Füllstandsniveau 12 erreicht hat.
• Im Anschluss daran steht die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 wiederum für einen erneuten Abschlämmvorgang zur Verfügung, wobei die Temperatur in der Wasservorlage 10 durch eine weitere Zirkulation von Wasser 48 durch den Wärmetauscher 42 vorzugsweise weiter abgesenkt wird.
• Bezugszeichenliste

1

erfindungsgemäße Vorrichtung

2

heißes Wasser

4

Behälter

6

Behälterboden

8

Behälterseitenwand

10

Wasservorlage

12

erstes minimales Füllstandsniveau

14

Zulauf

16

Ventil im Zulauf

18

Ablauf

20

Rohr

20

Absperrventil

24

kühles entspanntes Wasser

26

weiterer Ablauf

28

weiteres Ventil

30

Temperatursensor

32

zweites Füllstandsniveau

34

Entlüftungsöffnung

36

Überlauföffnung

38

Überlaufleitung

40

Wärmespeichermedium

42

Wärmetauscher

44

wendelartige Rohrschlange

46

Rohrleitung

48

kühleres Wasser

50

Pumpe

52

Ventil zur Zufuhr von Frischwasser

54

Puffergefäß

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Abführen von unter Druck stehendem heißen Wasser (2), insbesondere von Abschlämmwasser oder Erstkondensat, aus dem Kessel eines Dampferzeugers, mit einem Behälter (4), der mit einer Wassservorlage (10) gefüllt ist, welche sich bis zu einem ersten vorgegebenen Füllstandsniveau (12) erstreckt, einem Zulauf (14) zur Zufuhr des heißen Wassers (2) und einem Ablauf (18) zur Ableitung von Wasser (24) aus dem Behälter (4), gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (30) zum Erfassen der Temperatur des Wassers in der Wasservorlage (10) und ein dem Ablauf (18) zugeordnetes Absperrventil (22), welches in Abhängigkeit von der vom Temperatursensor (30) erfassten Temperatur den Ablauf (18) öffnet, wenn die Temperatur der Wasservorlage (10) einen vorgegebenen Mindesttemperaturwert unterschreitet, und welches den Ablauf (18) verschließt, wenn die vom Temperatursensor (30) erfasste Temperatur den Mindesttemperaturwert übersteigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (30) die Temperatur des Wassers innerhalb der Wasservorlage (10) im Bereich des Ablaufs (18) erfasst.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf (18) im Bereich des Behälterbodens (6) angeordnet ist, und dass der Ablauf (18) strömungsmäßig mit einer sich in Aufwärtsrichtung bis zum ersten Füllstandsniveau (12) hinauf erstreckenden Rohrleitung (20) verbunden ist, die zur Definition des ersten Füllstandsniveaus (12) im Bereich des ersten Füllstandsniveaus insbesondere um 180° umgelenkt und in Abwärtsrichtung geführt wird.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des ersten Füllstandsniveaus (12) eine Überlauföffnung (36) vorgesehen ist, welche über eine Überlaufleitung (38) strömungsmäßig mit dem Ausgang des Absperrventils (22) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überlaufleitung (38) ein zusätzliches Wärmespeichermedium (40), insbesondere Steine oder Metall angeordnet ist, welches die Wärmeenergie von über die Überlaufleitung (38) abgeführtem heißen Wasser (24) oder Dampf aufnimmt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (4) an seinem oberen Ende eine Entlüftungsöffnung (34) zum Austritt von im Behälter (4) enthaltener Luft und/oder Dampf aufweist, die in unmittelbarer Strömungsverbindung zur Umgebung steht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Behälterbodens (6) ein weiterer Ablauf (26) zum vollständigen Entleeren des Behälters (4) angeordnet ist, der über ein Absperrorgan (28) verschließbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (14) für das heiße Wasser unterhalb des ersten Füllstandsniveaus (10), insbesondere im Bereich des Behälterbodens (6), angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Behälters (4) ein Wärmetauscher (42) angeordnet ist, der von gegenüber dem Wasser in der Wasservorlage (10) kühlerem Wasser (48) durchströmt wird, insbesondere von Wasser, welches dem Dampferzeuger zur Erzeugung von Dampf als Speisewasser zuführbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (42) eine wendelartige Rohrschlange (44) umfasst, die sich in Aufwärtsrichtung des Behälters (4) bis über das erste Füllstandsniveau (10) hinweg erstreckt, und die vom Boden (6) aus in Richtung zum ersten Füllstandsniveau (12) hin von Wasser (48) durchströmt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung des kühleren Wassers (48) zur Rohrschlange (44) über eine im Wesentlichen geradlinige Rohrleitung (46) erfolgt, die sich in vertikaler Richtung von oben her durch die Wasservorlage (10) hindurch bis zur Rohrschlange (44) erstreckt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (46) aus einem thermisch isolierenden Werkstoff besteht oder mit einem thermisch isolierenden Werkstoff ummantelt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf und der Ablauf des Wärmetauschers (42) strömungsmäßig mit einem Puffergefäß (54) verbunden sind, welchem insbesondere kühles Frischwasser aus dem öffentlichen Leitungsnetz diskontinuierlich zuführbar, und aus welchem erwärmtes Wasser, insbesondere dem Dampferzeuger zuzuführendes Speisewasser, diskontinuierlich abführbar ist, und dass eine Pumpe (50) vorgesehen ist, welche das im Puffergefäß (54) enthaltene Wasser (48) kontinuierlich durch den Wärmetauscher (44) hindurch zurück ins Puffergefäß (54) fördert.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (14) für das heiße Wasser (2) oberhalb des ersten Füllstandsniveaus (12) angeordnet ist.

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