DE102010054963B4

DE102010054963B4 - Druckregelung für die Vollentgasung in Speisewassergefäßen mittels ansteuerbarem Ventil

Info

Publication number: DE102010054963B4
Application number: DE102010054963.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Freudenberg; Matthias Lutze
Original assignee: JUMAG DAMPFERZEUGER GmbH
Current assignee: JUMAG DAMPFERZEUGER GMBH, DE
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2030-12-18
Also published as: DE102010054963A1

Abstract

Druckregelung in Speisewassergefäßen (1) zur Vollentgasung des Speisewassers (5), bei der die Temperatur und damit der Druck im Speisewassergefäß (1) mittels zugeführter Energie oder Kondensatrücklauf (4) über den Atmosphärendruck erhöht wird und bei der der Druck, der über einen Druckaufnehmer (10) im Speisewassergefäß (1) ermittelt wird, über ein Sicherheitsventil (14) begrenzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein stufenweise ansteuerbares Ventil (11) in Abhängigkeit eines, über eine Steuerung (15) berechneten, Entlüftungsbedarfes geöffnet oder geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckregelung mittels eines ansteuerbaren Ventils in einem für die Vollentgasung genutzten Speisewassergefäß für Dampferzeuger. Das ansteuerbare Ventil wird in Abhängigkeit eines ermittelten Entlüftungsbedarfes angesteuert.
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 aufbereitetes Frischwasser über einen Speisewassergefäß zugeführt, das über eine Pumpe mit Druck in einen Kessel des Dampferzeugers eingebracht wird, der von einem Brenner, beispielsweise einem Gasbrenner, erhitzt wird, um das Wasser in Dampf umzuwandeln, welcher dann für den jeweiligen Gebrauchszweck aus dem Kessel entnommen wird.
Das dem Dampferzeuger zugeführte Speisewasser sollte möglichst ohne Gasbestandteile, wie O₂ oder CO₂, sein, um Korrosionen im Dampferzeuger und Dampfnetz zu vermeiden. Bei Temperaturen bis 100°C, die bei drucklosen Gefäßen erzielt werden können, entweichen die schädlichen Gase nicht vollständig. Erst bei Temperaturen über 105°C entweichen diese Gase nahezu vollständig. Um diese Temperaturen zu erreichen, muss das Speisewassergefäß mit Druck beaufschlagt werden. Durch eine Entlüftung müssen dabei die Gase entweichen können. Der Druckaufbau wird über eine Vorwärmung des Speisewassers geregelt. Der Druckaufbau wird meist durch ein Überströmventil und ein Sicherheitsventil begrenzt. Um einen Unterdruck im Speisewassergefäß bei Abkühlung oder Wasserentnahme zu vermeiden, wird das Speisewassergefäß mit einem Vakuumbrecher ausgestattet.
Solche Speisewassergefäße sind seit vielen Jahren im Einsatz wie z. b. in der Offenlegungsschrift GB 309 996 A näher erläutert. Auch in der EP 0 180 093 A1 werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie ein Speisewassergefäß gleichmäßig mit Druck beaufschlagt werden kann. In der Offenlegungsschrift DE 3307 594 A1 wird das Beseitigen von Überdrücken im Spesiewassergefäß mithilfe einer Sprüheinrichtung von kaltem Wasser vorgeschlagen.
Hierbei ergeben sich die allgemein bekannten Probleme, dass Sicherheitsventile bei mehrmaligem Öffnen undicht werden können, sowie feste Schaltpunkte haben. Die Entlüftung wird auf eine definierte Öffnung fixiert, unabhängig vom tatsächlich entstehenden Gasvolumen, wodurch ein konstanter Energieverlust anfällt. Die Überströmventile sind zusätzliche Bauteile und haben ebenfalls feste Schaltpunkte.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Druckbegrenzung, die Entlüftung im Speisewassergefäß sowie die Unterdruckvermeidung über ein ansteuerbares Ventil vorzunehmen, das beispielsweise über eine programmierbare Steuerung geregelt wird. Das stufenweise ansteuerbare Ventil öffnet vollständig, wenn der Druck einen vorgegebenen Wert überschreitet. Abhängig z. B. vom Frischwasserzulauf wird das stufenweise ansteuerbare Ventil so eingestellt, dass eine Entlüftung der Gase sichergestellt ist. Ist wenig Gasentwicklung zu erwarten, wie z. B. im Stillstand der Anlage, kann das stufenweise ansteuerbare Ventil weiter schließen, um den, durch die Entlüftung verursachten, Energieverlust gering zu halten. Bei entstehendem Unterdruck öffnet das ansteuerbare Ventil, wodurch die Notwendigkeit eines Vakuumbrechers entfällt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Druckregelung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Gemäß der Erfindung umfasst eine Druckregelung für die Vollentgasung in einem Speisewassergefäß (1) ein stufenweise ansteuerbares Ventil (11), das mittels einer Steuerung (15) je nach Entlüftungsbedarf angesteuert wird und getaktet öffnet bzw. schließt oder in Schritten öffnet bzw. schließt.
Der Entlüftungsbedarf wird von der Steuerung (15) berechnet in Abhängigkeit von über einen Druckaufnehmer (10) gemessenen Druck und der, über einen Temperaturaufnehmer (8) gemessenen Temperatur im Speisewassergefäß (1) sowie vom Frischwasserzulauf (3).
Bei Überschreiten eines vorgebbaren Druckes öffnet das stufenweise ansteuerbare Ventil (11), um einen Überdruck zu vermeiden. Das stufenweise ansteuerbare Ventil (11) kann auch in Stufen gleitend geöffnet werden.
Bei Unterschreiten des atmosphärischen Druckes oder einer Temperatur unter dem Siedepunkt bei atmosphärischem Druck öffnet das stufenweise ansteuerbare Ventil (11), um einen Unterdruck zu vermeiden.
Für die kontinuierliche Entlüftung der schädlichen Gase wird das stufenweise ansteuerbare Ventil (11) nur zum Teil geöffnet bzw. der Takt der Öffnung reduziert. Die Öffnung kann entsprechend dem Dampfdruck und dem über den Frischwasserzulauf (3) zugeführte Menge an Wasser angesteuert werden. Je höher der Druck, desto kleiner kann die Öffnung sein. Je weniger Wasser über den Frischwasserzulauf (3) zugeführt wird, desto kleiner kann die Öffnung sein.
Alternativ kann der Entlüftungsbedarf über den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt in dem Speisewassergefäß bestimmt werden. Dafür wird ein Sauerstoff- bzw. CO₂-Messgerät (9) an das Speisewassergefäß angeschlossen und bei geringer Gaskonzentration das ansteuerbare Ventil stufenweise geschlossen.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Die Zeichnung 1 zeigt eine schematische Übersichtsdarstellung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung:
Ein Speisewassergefäß (1) ist ausgestattet mit einem durch ein ansteuerbares Ventil (2) geregelten Frischwasserzulauf (3), einer durch ein weiteres ansteuerbares Ventil (6) geregelten Speisewasservorwärmung mittels Dampf (7), einem Kondensatrücklauf (4) einem Temperaturaufnehmer (8), einem Druckaufnehmer (10), einem stufenweise ansteuerbaren Ventil (11) zur Entlüftung, einem Sicherheitsventil (14), einer Entlüftungsleitung (12) und einer Steuerung (15). Zusätzlich kann ein Sauerstoff- oder CO₂-Messgerät (9) installiert sein.
Die Steuerung (15) verarbeitet die Daten des ansteuerbaren Ventils (6) der Speisewasservorwärmung mittels Dampf (7), des Temperaturaufnehmers (8), des ansteuerbaren Ventils (2) des Frischwasserzulaufes (3), des Druckaufnehmers (10) und, soweit vorhanden, dem Sauerstoff- oder CO₂-Messegerät (9). Abhängig von den erfassten Daten ermittelt die Steuerung (15) den Entlüftungsbedarf und steuert entsprechend das stufenweise ansteuerbare Ventil (11) zur Entlüftung an.
Bei hohem Entlüftungsbedarf wird das stufenweise ansteuerbare Ventil (11) zur Entlüftung weit geöffnet, bei geringem Entlüftungsbedarf wird es entsprechend gering geöffnet oder ganz geschlossen.
Hoher Entlüftungsbedarf besteht, wenn ein vorgegebener zulässiger über den Druckaufnehmer (10) ermittelter Druck überschritten wird.
Mittlerer Entlüftungsbedarf besteht, wenn viel Frischwasser über den Frischwasserzulauf (3) zugeführt wurde oder das Speisewassergefäß (1) in der Aufheizphase ist.
Geringer Entlüftungsbedarf besteht, wenn wenig Frischwasser über den Frischwasserzulauf (3) zugeführt wird und die Temperatur im Speisewassergefäß (1) nicht ansteigt.
Alternativ kann der Entlüftungsbedarf auch über den, mittels eines Sauerstoff- oder CO₂-Messegerätes (9) ermittelten, Sauerstoffgehalt bestimmt werden. Je höher der gemessene Sauerstoffgehalt ist, desto größer die Öffnung des stufenweise ansteuerbaren Ventils (11) zur Entlüftung.
Bezugszeichenliste

1: Speisewassergefäß
2: ansteuerbares Ventil
3: Frischwasserzulauf
4: Kondensatrücklauf
5: Speisewasser
6: ansteuerbares Ventil
7: Speisewasservorwärmung mittels Dampf
8: Temperaturaufnehmer
9: Sauerstoff- oder CO₂-Messgerät
10: Druckaufnehmer
11: stufenweise ansteuerbares Ventil
12: Entlüftungsleitung
13: Entwässerung
14: Sicherheitsventil
15: Steuerung

Claims

Druckregelung in Speisewassergefäßen (1) zur Vollentgasung des Speisewassers (5), bei der die Temperatur und damit der Druck im Speisewassergefäß (1) mittels zugeführter Energie oder Kondensatrücklauf (4) über den Atmosphärendruck erhöht wird und bei der der Druck, der über einen Druckaufnehmer (10) im Speisewassergefäß (1) ermittelt wird, über ein Sicherheitsventil (14) begrenzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein stufenweise ansteuerbares Ventil (11) in Abhängigkeit eines, über eine Steuerung (15) berechneten, Entlüftungsbedarfes geöffnet oder geschlossen wird.
Druckregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das stufenweise ansteuerbare Ventil (11) in Schritten geöffnet oder geschlossen werden kann, wobei die Öffnung abhängig von dem notwendigen Entlüftungsbedarf bestimmt wird.
Druckregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stufenweise ansteuerbare Ventil (11) getaktet vollständig oder teilweise öffnet und schließt, wobei der Takt abhängig von dem notwendigen Entlüftungsbedarf bestimmt wird.
Druckregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsbedarf in Abhängigkeit des Frischwasserzulaufes (3) ermittelt wird. Bei geringem Frischwasserzulauf (3) wird ein geringer Entlüftungsbedarf, bei viel Frischwasserzulauf (3) ein hoher Entlüftungsbedarf festgelegt. Bei keinem Frischwasserzulauf (3) wird kein Entlüftungsbedarf festgelegt. Erhöht sich die, mittels eines Temperaturaufnehmers (8), ermittelte Temperatur im Speisewassergefäß (1), wird ein geringer Entlüftungsbedarf festgelegt, auch wenn kein Frischwasser über den Frischwasserzulauf (3) zugeführt wird.
Druckregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Unterdruck im Speisewassergefäß (1) das stufenweise ansteuerbare Ventil (11) geöffnet wird.
Druckregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsbedarf in Abhängigkeit des im Speisewassergefäß (1) befindlichen Druckes festgelegt wird. Besteht ein geringer Druck, ist der Entlüftungsbedarf größer als bei einem höheren Druck.
Druckregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsbedarf bei Überschreiten eines vorgebbaren Druckes im Speisewassergefäß (1) zur Vermeidung von Überdruck als hoch festgelegt wird.
Druckregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsbedarf in Abhängigkeit eines mittels Sauerstoff- oder CO₂-Messegerätes (9) gemessenen Sauerstoff- bzw. Kohlendioxidgehaltes ermittelt wird. Bei hoher Gaskonzentration wird ein hoher Entlüftungsbedarf, bei geringer Gaskonzentration ein entsprechend niedriger Entlüftungsbedarf ermittelt.