DE202014100580U1

DE202014100580U1 - Vorrichtung zur Kondensat-Ausschleusung aus Sattdampfsystemen, die unter Vakuum stehen

Info

Publication number: DE202014100580U1
Application number: DE201420100580
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-03-03
Anticipated expiration: 2024-02-11

Abstract

Vorrichtung zur Kondensat-Ausschleusung aus Sattdampfsystemen, die unter Vakuum stehen, mit mehreren Kondensat-Entnahmestellen (1a), (1b), (1c), (1d), (1e), (1f) und (1h) unterschiedlichen Drucks, dadurch gekennzeichnet, dass Kondensat-Abscheider (2a), (2b), (2c), (2d), (2e), (2f), (2h) das Kondensat aus den unter unterschiedlichem Druck stehenden Anlagenteilen ausscheiden und in einen gemeinsamen Vakuum-Sammeltank (9) führen, dessen Dampfbereich (14) über eine Ausgleichsleitung (10) mit dem Anlagenteil verbunden ist, der das höchste Vakuum aufweist, während der Flüssigbereich (15) des Vakuum-Sammeltanks (9) mit einer Austragungspumpe (11a), (11b) verbunden ist, die über eine Niveauregelung (12) im Vakuum-Sammeltank (9) das Kondensat in einen Kondensat-Sammelbehälter transportiert.

Description

Die Erfindung handelt von einer Vorrichtung zur Kondensat-Ausschleusung aus Sattdampfsystemen, die unter Vakuum stehen, mit mehreren Kondensat-Entnahmestellen unterschiedlichen Drucks.
An dampfführenden Systemen fällt durch Kondensation entlang den "kalten" Rohrleitungen und Gehäusewandungen Kondensat an. Im Dauerbetrieb, wenn die Rohrleitungen nahezu die Dampftemperatur erreicht haben, ist der Kondensat-Anfall relativ gering.
Im Prozess vorhandener bzw. erzeugter Heißdampf / überhitzter Dampf muss zur weiteren Verwendung oftmals durch Einspritzen von Wasser auf Sattdampf abgekühlt werden. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades dieser Einspritzkühlung muss deutlich mehr eingespritzt werden als im Kühler verdampft; ca. die doppelte Menge.
Zur Weiterverwendung des Sattdampfes muss das zu viel eingespritzte und nicht verdampfte Wasser aus dem System ausgeschleust werden.
Problematisch wird es, wenn im Dampfsystem Unterdruck (Vakuum) herrscht.
Nachfolgende zwei Beispiele sind bekannt aus dem Stand der Technik an Brüden-Kompressoren, die in die Verdampfer-Anlage für die Sole in einer Saline eingebunden sind.
1.) Intervallmäßiges Austreiben des Kondensats mit Dampf:
Das Kondensat fließt in einen unter Vakuum stehenden Tank. Wenn der Tank voll ist, wird dieser über Ventile vom Vakuumsystem getrennt und an der tiefsten Stelle mit dem Kondensat-Sammelsystem verbunden. Indem man den Behälter mit Dampf bespannt wird das Kondensat aus dem Tank ausgetrieben.
Bei MIN-Niveau werden Ablauf und Dampfeinspeisung wieder geschlossen, der Tank wieder evakuiert und mit dem System verbunden.
Dieses System ist seit 2 Jahrzehnten in Betrieb und gilt seit jeher als der größte Störfaktor der Anlage. Die zahlreich eingesetzten Magnetventile führen immer wieder zu Fehlschaltungen; die Auswirkungen sind:

• Verdichter-Abschaltungen und Anfahrverzögerungen; beides bedeutet Produktionsausfall
• hoher Instandhaltungsaufwand
• hoher Verschleiß der Kompressor-Laufräder

2) Ein Konzept, bei welchem das Kondensat in einen Zwischentank läuft und von diesem niveaugeregelt in einen sehr viel tiefer liegenden und unter Vakuum stehenden Tank im Keller fließt. Aus diesem wird das Kondensat mit Spezialpumpen, ebenfalls niveaugeregelt, abgepumpt. Eine herkömmliche Pumpe kann wegen Kavitationsgefahr nicht eingesetzt werden. Es müssen aufwändige bauliche Maßnahmen getroffen werden, um in einer Maschinenhalle Kellerräumlichkeiten für Spezialpumpen vorzusehen.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass alle Kondensat-Abscheider auf einen gemeinsamen Vakuum-Sammeltank führen, dessen Dampfbereich über eine Ausgleichsleitung mit dem Anlagenteil verbunden ist, der in dem System das höchste Vakuum, d.h. den niedrigsten Druck p aufweist, während der Flüssigbereich des Vakuum-Sammeltanks mit einer Austragspumpe verbunden ist, um das Kondensat niveaugeregelt in einen Kondensat-Sammeltank zu transportieren, und dass in Strömungsrichtung nach den Einspritzkühlern in großen Mengen anfallendes Überschusswasser wahlweise über ein Niveau-Regelventil oder über einen Kondensat-Abscheider in den Vakuum-Sammeltank zurückgeführt ist und dass bei Bedarf kaltes VE-Wasser in den Sammeltank eingespeist wird, damit die Temperatur im Flüssigbereich so tief gehalten ist, dass die Austragspumpe nicht kavitiert oder/und die Austragspumpe auf einem so tiefen Niveau unterhalb der Wasserlinie des Vakuum-Sammeltanks installiert ist, dass wegen des erhöhten Zulaufdruckes keine Kavitation an der Austragspumpe stattfindet.
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass mit wenigen Komponenten eine allgemeine tragfähige und kompakte Lösung erreicht wird.
Wesentlich ist die Ausgleichsleitung, die den Vakuum-Sammeltank mit dem niedrigsten im System vorhandenen Druck verbindet und somit Sammelstelle für alle Kondensat-Abscheider im System ist.
Indem alle Kondensat-Ausscheidungen auf einen gemeinsamen Vakuum-Sammeltank geführt werden, ergibt sich eine einfache Rohrleitungsführung mit nur einer gemeinsamen Weiterleitung des an verschiedenen Stellen anfallenden Kondensats in einen Kondensat-Sammelbehälter.
Höchste Betriebssicherheit erreicht man, wenn die Abscheidung über Venturi-Kondensat-Abscheider erfolgt, da diese über keine beweglichen Teile verfügen.
Durch die Absenkung der Temperatur im Vakuum-Sammeltank kann sichergestellt werden, dass trotz des hohen Vakuums eine konventionelle Austragspumpe verwendet werden kann.
Im Weiteren sind keine besonderen baulichen Maßnahmen zur Realisierung dieses Konzeptes erforderlich.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kondensat-Ausschleusung aus Sattdampfsystemen, die unter Vakuum stehen beschrieben.
Sattdampf 6a von einem Verdampfer wird mit Waschwasser 24 in einem Dampfwäscher 25 gewaschen und zur Verdichtung weitergeleitet 6b. Ein erster und ein zweiter Verdichter 3, 5, werden von einem Motor über ein Getriebe 8 angetrieben und sind oberhalb eines Vakuum-Sammeltanks 9 angeordnet.
Aus einem Verdampfer wird Sattdampf 6 dem ersten Verdichter 3 zugeführt. Durch die Verdichtung entsteht überhitzter Dampf 7a der mittels Einspritzkühler 26 wieder auf annähernd Sattdampftemperatur gekühlt und dann eine zweiten Verdichter 5 zugeführt und neuerlich überhitzt wird. Der Heißdampf 7b nach dem zweiten Verdichter 5 wird wiederum mittels Einspritzkühler 27 auf annähernd Sattdampf heruntergekühlt und einem Wärmetauscher (hier nicht gezeigt) zugeführt.
Jeder der beiden Verdichter 3, 5, wird an drei Stellen entwässert: Randwasser am Verdichter-Eintrittsflansch 1a im Raum der Vorleitverstellung 1b und in der Austrittsspirale 1c. Alle Entwässerungsleitungen bzw. Venturi-Kondensat-Abscheider 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f führen direkt und unter stetem Gefälle in den Vakuum-Sammeltank 9. Nur so ist sichergestellt, dass es in keiner Betriebsphase zu Wasser- bzw. Dampfschlägen kommen kann.
Sowohl in der Überströmleitung 4 vom ersten Verdichter 3 zum zweiten Verdichter 5, wie auch in der Austrittsleitung vom zweiten Verdichter 5 ist ein Einspritzkühler 26, 27 installiert. Die Einspritzkühler 26, 27 werden über Verteilerventile 28, 29 mit Einspritzkondensat von Einspritzpumpen (hier nicht gezeigt) versorgt. Aufgabe dieser Kühler 26, 27 ist es, den in den Verdichter-Stufen entstehenden überhitzten Dampf 7a, 7b wieder auf annähernd Sattdampftemperatur herunter zu kühlen. Dies gelingt nur, wenn deutlich mehr Wasser eingespritzt wird als in der Leitung verdampft. Die verhältnismäßig große Menge zu viel eingespritzten Wassers wird an geeigneter Stelle aus dem System wieder ausgeschleust. Wahlweise erfolgt dies über ein Niveauregelventil oder einen Venturi-Kondensat-Ableiter in den Vakuum-Sammeltank 9.
Im Vakuum-Sammeltank 9 wird der Wasserspiegel mittels einem niveaugeregelten 22 Ventil 23 konstant gehalten. Dieses Niveau-Regelventil 23 ist hinter zwei redundant ausgeführten Austragspumpen 11a, 11b installiert.
Als zusätzliche Sicherheit gegen Leer- bzw. Überlaufen des Vakuum-Sammeltanks 9 ist eine übergeordnete Niveau-Steuerung mit einer Überwachung MIN bzw. MAX vorgesehen.
Im Weiteren ist eine Leitung in den Vakuum-Sammeltank 9 geführt, welche bei Bedarf kaltes VE-Wasser 16 in den Dampfraum 14 einsprüht. Die zugeführte Menge wird abhängig von der Flüssigkeitstemperatur TC im Vakuum-Sammeltank 9 über ein Regelventil 30 gesteuert.
Durch die Temperaturabsenkung des angesammelten Kondensats erreicht man, dass trotz des niedrigen Druckes, der sich über die Ausgleichsleitung 10 ergibt, die Austragspumpen 11a, 11b nicht kavitieren. Eine gegenüber der gesteuerten Temperaturabsenkung noch höhere Sicherheit gegen Kavitation der Pumpen erreicht man, wenn man die Austragspumpen 11a, 11b auf ein niedrigeres Niveau als die Wasserlinie 17 im Vakuum-Sammeltank 9 installiert.
Bezugszeichenliste

p: höchstes Vakuum
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h: Kondensat-Entnahmestellen
2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h: Kondensat-Abscheider
3: Erster Verdichter
4: Überströmleitung
5: Zweiter Verdichter
6a, 6b: Sattdampf
7a, 7b: Heißdampf
8: Motor und Getriebe
9: Vakuum-Sammeltank
10: Ausgleichsleitung
11a, 11b: Austragspumpe
12: Niveauregelung
13: Kondensat-Sammelbehälter
14: Dampfbereich
15: Flüssigbereich
16: VE-Wasser (vollentsalztes Wasser)
17: Wasserline
18a, 18b: Kugelhahn
19a, 19b: Kugelhahn
20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f: Niveauschalter
21a, 21b: Niveauregelung
22: Niveaukontroller
23: Regelventil
24: Waschwasser
25: Dampfwäscher
26: Einspritzkühler
27: Einspritzkühler
28: Verteilerventil
29: Verteilerventil
30: Regelventil

Claims

Vorrichtung zur Kondensat-Ausschleusung aus Sattdampfsystemen, die unter Vakuum stehen, mit mehreren Kondensat-Entnahmestellen (1a), (1b), (1c), (1d), (1e), (1f) und (1h) unterschiedlichen Drucks, dadurch gekennzeichnet, dass Kondensat-Abscheider (2a), (2b), (2c), (2d), (2e), (2f), (2h) das Kondensat aus den unter unterschiedlichem Druck stehenden Anlagenteilen ausscheiden und in einen gemeinsamen Vakuum-Sammeltank (9) führen, dessen Dampfbereich (14) über eine Ausgleichsleitung (10) mit dem Anlagenteil verbunden ist, der das höchste Vakuum aufweist, während der Flüssigbereich (15) des Vakuum-Sammeltanks (9) mit einer Austragungspumpe (11a), (11b) verbunden ist, die über eine Niveauregelung (12) im Vakuum-Sammeltank (9) das Kondensat in einen Kondensat-Sammelbehälter transportiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bedarf kühleres VE-Wasser (16) in den Vakuum-Sammeltank (9) eingeführt ist, damit die Temperatur im Flüssigbereich (15) so tief gehalten ist, dass die Austragspumpe (11a), (11b) nicht kavitiert oder/und die Austragspumpe (11a), (11b) auf einem so tiefem Niveau unterhalb der Wasserlinie (17) des Vakuum-Sammelstanks (9) aufgestellt ist, dass wegen des erhöhten Zulaufdruckes keine Kavitation an der Austragspumpe (11a), (11b) stattfindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass neben herkömmlichen Kondensat-Abscheidern auch Venturi-Kondensat-Abscheider eingesetzt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass neben herkömmlichen Kondensat-Abscheidern mindestens eine Niveauregelung (21a), (21b) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutz vor einer Fehlfunktion wie Verstopfen des Kondensat-Abscheiders oberhalb eines jeden Kondensat-Abscheiders ein Niveauschalter (20a), (20b), (20c), (20d), (20e), (20f) installiert ist, der eine Sicherheitssteuerung auslöst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Austragspumpen (11a), (11b) redundant ausgeführt sind und über Absperrorgane, beispielsweise drosselfreie Kugelhähne (18a), (18b), (19a), (19b), isolierbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Niveauregelung (12) im Vakuum-Sammeltank (9) mit einer Niveaukontrolle (22) und einem Regelventil (23) ausgeführt ist, welches auf der Druckseite der Austragspumpe (11a), (11b) angeordnet ist und mit seinem Durchflusswiderstand die Fördermenge der Austragspumpe (11a), (11b) entsprechend ihrer Pumpencharakteristik steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerventile (28), (29) mehrere Düsengruppen ansteuern, wobei Düsengruppen unter vollen Druck zu- und weggeschaltet werden, um eine Temperaturregelung bei optimalem Wirkungsgrad der Düsen zu erreichen.