DE1163865B

DE1163865B - Installation of alternately steam-heated and cooled heat exchangers

Info

Publication number: DE1163865B
Application number: DEG36022A
Authority: DE
Inventors: Ewald Huebner; Klaus Koke
Original assignee: Gustav F Gerdts KG
Current assignee: Gustav F Gerdts KG
Priority date: 1962-09-28
Filing date: 1962-09-28
Publication date: 1964-02-27

Description

Anlage von wechselweise dampfbeheizten und gekühlten Wärmetauschern Die Erfindung betrifft eine Anlage von wechselweise dampfbeheizten und gekühlten, insbesondere parallel geschalteten Wärmetauschern mit im Rückfluß angeordneten Kondensatableitern.Installation of alternately steam-heated and cooled heat exchangers The invention relates to a system of alternately steam-heated and cooled, in particular heat exchangers connected in parallel with condensate drains arranged in the reflux.

Die Kühlung von Wärmetauschern kann entweder mit Rohwasser oder mit Kondensat erfolgen. Als vorteilhaft wird hierbei die Kondensatkühlung angesehen, da mit ihr Verunreinigungen des Kondensats, wie sie bei der Rohwasserkühlung auftreten, vern-üeden werden. Ist nur ein einzelner Wärmeverbraucher zu betreiben und zu regeln, so eignet sich Warmwasser sehr gut als Heizmedium. Werden jedoch in einem Betrieb mehrere Wärmeverbraucher betrieben, die dann auch noch unterschiedlich zu regeln sind, dann ist Dampf der geeignetere Wärineträger. Als Kühlmedium wird ein Teil des Kondensats in einen Kühlkreislauf abgezweigt und vor seiner Verwendung in einem Kühler rückgekühlt. Außerdem müssen parallel geschaltete Wärinetauscher einzeln entwässert werden. Hierfür ist es notwendig, jede Heizfläche einzeln mit Kondensatableitem auszustatten, wobei bisher sowohl schwimmergesteuerte als auch thermisch gesteuerte Ableiter zur Anwendung kamen.The cooling of heat exchangers can either be with raw water or with Condensate. Condensate cooling is considered advantageous here, since with it impurities of the condensate, as they occur with the raw water cooling, be agreed. If only a single heat consumer is to be operated and controlled, hot water is therefore very suitable as a heating medium. However, in one operation several heat consumers operated, which then also have to be regulated differently then steam is the more suitable heat carrier. A part is used as the cooling medium of the condensate is branched into a cooling circuit and before its use in a Cooler recooled. In addition, heat exchangers connected in parallel must be individually be drained. For this it is necessary to equip each heating surface individually with a condensate drain equip, so far both float-controlled and thermally controlled Arresters were used.

Bei der Umschaltung von Heizen auf Kühlen, wenn das Kondensat über die abgesperrte Dampfleitung dem Wärmetauscher im Gleichlauf zugeführt wird, sind z. B. bei Schwimmerableitern die Schwimmer durch zusätzlich angeordnete Handhebel anzulüften, um den in den Heizräumen befindlichen Dampf abzublasen und das Kühlkondensat schnell nachströmen zu lassen. Ist nun der Prozeß relativ kurz, wobei eine häufige Schaltfolge notwendig wird, dann machen sich diese Umschaltzeiten als Totzeiten in der Fertigung empfindlich bemerkbar. Auch vertragen die mechanischen Einrichtungen der Schwimmerableiter diese Beanspruchung nicht sehr lange.When switching from heating to cooling when the condensate is over the closed steam line is fed to the heat exchanger in synchronism z. B. in float traps, the float by additionally arranged hand lever to ventilate in order to blow off the steam in the boiler rooms and the cooling condensate to let flow quickly. Now the process is relatively short, with a frequent one Switching sequence becomes necessary, then these switching times make themselves up as dead times noticeable in production. The mechanical devices also tolerate the float arrester does not have this stress for very long.

Therinisch gesteuerte Ableiter mit ihren großen Vorteilen gegenüber den Schwimmerableitern, nämlich kleine Bauform, lageunabhängiger Einbau, unempfindliche Mechanik usw., konnten nicht einfach an Stelle der Schwimmerableiter zum Einsatz kommen, da sich das Dampfpolster bei diesen Geräten ,ebensowenig ausschieben läßt wie bei den Schwimmerableitern. Da therrnisch gesteuerte Ableiter üb- licher Bauart keine für die Beseitigung des Dampfpolsters notwendigen Durchblaseeinrichtungen besit-.zen, erforderten sie zusätzliche Steuerventile, die im Bypaß zu den Ableitern einzubauen waren. Diese Steuerventile wurden vorzugsweise elektrisch oder clektro-pneumatisch betätigt und so bemessen, daß sie dem Kühlmittel einen viel geringeren Widerstand .als die Kondensatableiter entgegensetzten, so daß der Kühlkreislauf über diesen Bypaß erfolgen konnte. Sind jedoch viele parallel geschaltete Wärmetauscher zu beheizen und zu kühlen, so ist die Wirtschaftlichkeit bei Verwendung thermisch gesteuerter Ableiter durch die große Anzahl der erforderlichen Schaltventile und die notwendigen hohenInstallationskosten in Frage gestellt.Therinically controlled traps with their great advantages over float traps, namely small design, position-independent installation, insensitive mechanics, etc., could not simply be used in place of the float traps, since the vapor cushion in these devices cannot be pushed out any more than with the float traps. Since thermally controlled traps of the usual design do not have any blow-through devices necessary to remove the vapor cushion, they required additional control valves which had to be installed in the bypass to the traps. These control valves were preferably operated electrically or clektro-pneumatically and dimensioned so that they opposed a much lower resistance to the coolant than the condensate drain, so that the cooling circuit could take place via this bypass. However, if there are many heat exchangers connected in parallel to be heated and cooled, the economic viability of using thermally controlled arresters is called into question by the large number of switching valves required and the high installation costs required.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen.The invention has set itself the task of eliminating the disadvantages indicated to eliminate.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird darin gesehen, daß die Kühlung der Wärmetauscher durch das von einer getrennten, absperrbaren Kühlleitung über die Kondensatsammelleitung den Wärinetauschern zugeführte Kondensat im Gegenstrom zum Heizmedium über ein jeweils im Bypaß zum Ableiter angeordnetes Rückschlagventil erfolgt, wobei für den Rücklauf des Kühlkondensats zwischen der abgesperrten Zudampfleitung und der Kondensatabflußleitung eine ebenfalls absperrbare, während des Kühlprozesses jedoch offene Kurzschlußleitung dient.The solution to the problem is seen in the fact that the cooling the heat exchanger through a separate, lockable cooling line the condensate collecting line, the condensate fed to the heat exchangers in counterflow to the heating medium via a check valve arranged in the bypass to the trap takes place, for the return of the cooling condensate between the shut-off steam supply line and the condensate discharge line is also a shut-off line during the cooling process however, open short-circuit line is used.

Mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Schaltung wird der bei Gleichlaufkühlung bestehende Nachteil, daß bei der Einleitung des Kühlprozesses zwischen dem zuströmenden Kühlmedium. und dem Ab- leiter ein Dampfpolster verblieb, welches eine öffnungsverzögerung des Ableiters und damit eine verzögerte Einleitung des Kühlprozesses zur Folge hatte, beseitigt. Auch die deshalb z. B. bei Schwimmerableitern erforderlich gewesenen zusätzlichen Hebel, mit denen durch Handbetätigung die Schwimmer gelüftet wurden, um das Dampfpolster aus den Heizräumen entfernen zu können, konnten auf Grund des erflndungsgemäß im Gegenstrom zum Heizmedium verlaufenden Kühlprozesses in Fortfall kommen. Ebenso werden die bei thermischen Ableitern erforderlich gewesenen komplizierten und teuren Schaltventile im Bypaß nicht mehr benötigt, da an ihre Stelle nach der Erfindunz einfache. bedeutend billigere Rück-,ch12P'-ventile getreten sind, die wartungsfrei arbeiten und, wenn sie als Zwischenflansch-Rückschlagventile ausgebildet sind, nur sehr wenig Platz beanspruchen. Außerdem erlaubt die erfindungsgemäße Reduzierung der Anzahl der Schaltventile eine relativ billige automatische Steuerung der wechselweise beheizten und gekühlten Wärmetauscher.With the embodiment of the circuit according to the invention, the disadvantage existing with synchronous cooling becomes that when the cooling process is initiated between the inflowing cooling medium. and the exhaust guide is a steam cushion remained, which had an opening delay of the arrester and thus a delayed introduction of the cooling process, the consequence eliminated. Also the z. For example, additional levers that had been required for float drains, with which the floats were lifted by hand in order to be able to remove the vapor cushion from the boiler rooms, could be omitted due to the cooling process, which according to the invention runs countercurrent to the heating medium. Likewise, the complicated and expensive switching valves in the bypass, which were required for thermal arresters, are no longer required, since simple ones instead of them according to the invention. Significantly cheaper check valves, ch12P ', which work maintenance-free and, if they are designed as wafer check valves, take up very little space. In addition, the inventive reduction in the number of switching valves allows a relatively cheap automatic control of the alternately heated and cooled heat exchangers.

Da das Kondensat durch das im Bypaß zum Ab- leiter angeordnete Rückschlagventil strömt und das verbliebene Dampfpolster aus dem Wärmetauscher und über die Kurzschlußleitung in die Kondensatabflußleitung drückt, kann auch der Kühlprozeß ohne Zeitverlust einsetzen. Die Umschaltzeiten werden also erheblich verkürzt und lästige und zeitraubende Handbetätigungen entfallen, wodurch der Fertigungsprozeß vereinfacht und beschleunigt wird. Die Erfindung gestattet es nunmehr auch, die Vorteile, welche die thermisch gesteuerten Ableiter aufweisen, für die wechselweise beheizten und gekühlten Wärmetauscher auszunutzen. Es besteht jedoch auch die Mög- lichkeit, die erfindungsgemäße Gegenstromkühlung für bereits mit Schwimmerableitern ausgerüstete Wärmetauscher nutzbar zu machen.Since the condensate flows through the non -return valve arranged in the bypass to the drain and presses the remaining vapor cushion out of the heat exchanger and via the short-circuit line into the condensate drain line, the cooling process can also start without loss of time. The switching times are thus considerably shortened and annoying and time-consuming manual operations are eliminated, which simplifies and accelerates the manufacturing process. The invention now also makes it possible to utilize the advantages which the thermally controlled arresters have for the alternately heated and cooled heat exchangers. However, there is also the possibility of utilizing the countercurrent cooling according to the invention for heat exchangers already equipped with float drains.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand eines Schaltschemas.The drawing shows an embodiment of the invention by hand a circuit diagram.

Mit 1 sind parallel geschaltete Wärmetauscher bezeichnet, in denen Rohrschlangensysteme 2 die Wärmeaustauschfläche bilden. Während des Heizprozesses strömt der Dampf durch ein offenes Ab- sperrventil 3 über eine Hauptdampfleitung 4 und Zudampfleitungen 4a zu den Rohrschlangen 2 der Wärmetauscher 1. Der Dampf bzw. das Kondensat verläßt die Wärmetauscher über Leitungen 5 und tritt in Kondensatableiter 6 ein. Das von den Ableitern 6 ausgeschiedene Kondensat fließt dann über eine Kondensatsammelleitung 7 durch ein Dreiwegeventil 8, an dessen Stelle auch zwei Absperrventile treten können, in eine Kondensatabflußleitung 9. 1 denotes heat exchangers connected in parallel, in which coil systems 2 form the heat exchange surface. During the heating process, the steam flows through an open shut- off valve 3 via a main steam line 4 and additional steam lines 4a to the coils 2 of the heat exchangers 1. The steam or condensate leaves the heat exchangers via lines 5 and enters the condensate drain 6 . The condensate separated by the diverters 6 then flows via a condensate collecting line 7 through a three-way valve 8, which can also be replaced by two shut-off valves, into a condensate drain line 9.

Das abfließende Kondensat oder ein Teil desselben wird in einem nicht näher dargestellten Kühler für den nachfolgenden Kühlprozeß gekühlt und hierfür über eine Kühlkondensatleitung 10 den Wärmetauschern wieder zugeführt. Zwischen der Zudampfleitung 4 und der Kondensatabflußleitung 9 ist für den im Gegenstrom erfolgenden Kühlprozeß eine Kurzschlußleitung 11 vorgesehen, welche ein Absperrventil 12 aufweist, das während des Heizprozesses geschlossen ist und so den Dampfeintritt in die Kurzschlußleitung 11 verhindert.The draining condensate or part of it is cooled in a cooler, not shown in detail, for the subsequent cooling process and for this purpose fed back to the heat exchangers via a cooling condensate line 10. Between the steam supply line 4 and the condensate discharge line 9 , a short-circuit line 11 is provided for the countercurrent cooling process, which has a shut-off valve 12 which is closed during the heating process and thus prevents the entry of steam into the short-circuit line 11.

Die Umschaltung vom Heizprozeß zum Kühlprozeß erfolgt durch die Schließung des Absperrventils 3, die Öffnung des Absperrventils 12 und Umstellung des Dreiwegeventils 8. Mit dem Dreiwegeventil 8 wird eine Verbindung zwischen der Kühlkondensatleitung A und der Kondensatsammelleitung 7 hergestellt. Das Kühlkondensat kann jetzt aus der Leitung 10 durch das Dreiwegeventil 8 über je einen, die Kondensatableiter 6 umgehenden Bypaß 13 strömen und hier über Rückschlagventile 14 und Leitungen 5 im degenstrom in die Rohrschlangen 2 der Wärmetau#-scher 1 eintreten. Das Kühlkondensat nimmt hier Wärme auf und fließt über die Leitungen 4a, die Hauptdampfleitung 4 und die Kurzschlußleitung 11 in die Kondensatabflußleitung 9 zurück. Das Absperrventil 10 befindet sich hierbei selbstverständlich in Offenstellung.Switching from the heating process to the cooling process takes place by closing the shut-off valve 3, opening the shut-off valve 12 and changing over the three-way valve 8. A connection between the cooling condensate line A and the condensate collecting line 7 is established with the three-way valve 8. The refrigerant condensate can now from the line 10 through the three-way valve 8 via a respective, the condensate stream 6 immediate bypass 13 and here via non-return valves 14 and conduits 5 occur in Degen current in the coils 2 of the Wärmetau # -scher. 1 The refrigerant condensate here takes heat and flows via the conduits 4a, the main steam line 4 and the short-circuit line 11 into the condensate discharge line 9 back. The shut-off valve 10 is of course in the open position.

Die Ventilsteuerung kann beispielsweise mit einem Schalter 15 erfolgen, der über elektrische Leitungen 16 den Absperrventilen 3, 8 und 10 Schaltimpulse übermittelt. An Stelle der elektrischen Irnpulsübern-üttlung kann selbstverständlich auch eine Druckmittelübertragung od- dgl. zur Anwendung kommen.The valve control can take place, for example, with a switch 15 which transmits switching pulses to the shut-off valves 3, 8 and 10 via electrical lines 16. Instead of the electrical pulse transmission, pressure medium transmission or the like can of course also be used.

Claims

Steam heated 1. Conditioning of alternately and cooled, in particular parallel-connected heat exchangers with activated at reflux for steam traps, d a d u rch g e k hen -zeichnet that the cooling of the heat exchanger (1) by separate from one blockable coolant line (10 claims ) The condensate supplied to the heat exchangers via the condensate collecting line (7) takes place in countercurrent to the heating medium via a non -return valve (14) arranged in the bypass (13) to the drain (16) , whereby for the return of the cooling condensate between the shut-off steam supply line (4) and a short-circuit line (11) which can also be shut off but is open during the cooling process is used for the condensate discharge line (9) .

2. System according to claim 1, characterized in that the control of the heating and the cooling process for any number of heat exchangers connected in parallel takes place through the interaction of three shut-off valves (3, 8, 12), of which the valves (3 and 12) are designed as two-way valves and the valve (8) as a three-way valve. 3. Plant according to claim 1 and 2, characterized in that the valves (3, 8, 12) are controlled centrally via a selector switch (15) which can be set to the cooling or heating process. 4. Plant according to claim 1 to 3, characterized in that the central control of the valves takes place by the production process sensing control organs.