DE4134374A1

DE4134374A1 - Preventing dew point corrosion on convection heating surfaces in heating boiler - involves choking heating circuit during start=up to ensure single transition through dew point temperature

Info

Publication number: DE4134374A1
Application number: DE19914134374
Authority: DE
Inventors: Dieter Gagstatter
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1991-10-17
Filing date: 1991-10-17
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2011-10-18
Also published as: DE4134374C2

Abstract

A method of preventing dew point corrosion on the convection heating surfaces in a heating boiler of a heating system involves raising the boiler temp. during the start-up phase of heating from the cold state. At the beginning of the start-up phase the temp. of the water returning to the boiler and the water in the boiler are measured simultaneously. The results are used to control a circulation control device such as a mixer valve or rotary pump to choke the circulating water quantity in the heating circuit and to heat the water in the boiler circuit. When the boiler water temp. exceeds the dew point temp. the heater circuit is opened. ADVANTAGE - Involves only one transition through dew point during start-up phase and eliminates use of unreliable return pumps.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Heizungsan lage zur Vermeidung der Taupunktkorrosion an Konvek tionsheizflächen von in Heizungsanlagen installierten, mit Abschalt- oder Absenkbetrieb arbeitenden Heizkesseln, wo bei während der Anfahrphase der Heizungsanlage die Kes seltemperatur angehoben wird.The invention relates to a method and a heating location to avoid dew point corrosion at Konvek tion heating surfaces of installed in heating systems with Boiler shutdown or lowering operation where the Kes during the start-up phase of the heating system temperature is raised.

Es ist üblich, daß bei Niedertemperaturkesseln ab Lei stungen von ca. 70 kW Mindest-Rücklauftemperaturen zur Vermeidung der Taupunktkorrosion an den Konvektionsheiz flächen gefordert werden. Somit ist es erforderlich, daß z. B. während der Anfahrphase (bei Inbetriebnahme, nach dem Nacht- oder Wochenendabschaltbetrieb der Heizkreise) eine Rücklauftemperaturanhebung stattfindet und zusätz lich, z. B. bei Anlagen mit großem Wasserinhalt, die Wär meabgabe über die Heizkreisregelung zum Erreichen der Mindest-Rücklauftemperatur gedrosselt wird.It is common for low temperature boilers from Lei 70 kW minimum return temperatures Avoiding dew point corrosion on the convection heater areas are required. It is therefore necessary that e.g. B. during the start-up phase (at start-up, after the night or weekend shutdown operation of the heating circuits) a return temperature increase takes place and additional Lich, e.g. B. in systems with a large water content, the heat Delivery via the heating circuit control to achieve the Minimum return temperature is throttled.

Hierfür sind derartige Heizungsanlagen mit zwei Tempera turreglern und einer in einer Bypassleitung angeordneten, sogenannten Rücklaufanhebepumpe ausgestattet. Wird die Mindest-Rücklauftemperatur unterschritten, schaltet der eine Temperaturregler die Rücklaufanhebepumpe ein. Hier durch wird ein Teilstrom aus dem Heizwasservorlauf des Kressels über einen Bypass in den Kesselrücklauf gefördert und damit das Temperaturniveau angehoben. Ist das Tempe raturniveau z. B. in der Anfahrphase so niedrig, daß die am anderen Temperaturregler eingestellte Temperatur unterschritten wird, wird die Wärmeabgabe über die Heizkreise durch das "Zu-Fahren" für Mischer entweder teilweise oder ganz gedrosselt. Zur Verminderung der Wär meabgabe können auch die Umwälzpumpen der einzelnen Heiz kreise abgeschaltet werden. Damit wird die Wärmeabfuhr aus dem Heizkessel reduziert bzw. ganz unterbunden. Damit fließt durch den Heizkessel kein Heizwasser mehr, d. h. der Heizkessel heizt sich selbst auf, ohne daß Wärme an die Heizungsanlage abgegeben wird. Die Wärmeabgabe über die Heizkreisverteilung wird erst dann wieder freige geben, wenn die am Temperaturregler eingestellte Mindest temperatur überschritten wird. Da während des vorüberge henden Einstellens der Wärmeabnahme durch die Heizkreise auch kein Heizwasser durch den Kesselrücklauf fließt, wird dieser Temperaturregler nur dann von der inzwischen erreichten höheren Heizwassertemperatur beaufschlagt, wenn die Rücklaufanhebepumpe in Betrieb ist und vom er wärmten Heizungswasser angeströmt wird.Such heating systems with two tempera are for this door regulators and one arranged in a bypass line, so-called return pump. Will the The minimum return temperature falls below, switches a temperature controller the return lift pump. Here is a partial flow from the heating water flow of the Kressels via a bypass in the boiler return and thus raised the temperature level. Is that tempe maturity level z. B. in the start-up phase so low that temperature set on the other temperature controller is below the heat output on the Heating circuits by "closing" for mixers either partially or completely throttled. To reduce the heat The circulation pumps of the individual heaters can also be delivered circles can be switched off. So that the heat dissipation reduced or completely eliminated from the boiler. In order to no more heating water flows through the boiler, d. H. the boiler heats itself up without heat the heating system is delivered. The heat emission over only then will the heating circuit distribution be released if the minimum set on the temperature controller temperature is exceeded. Because during the passing setting the heat consumption by the heating circuits no heating water flows through the boiler return, this temperature controller is only used by the meantime reached higher heating water temperature, when the return lift pump is in operation and from the heated heating water is flowed to.

Damit hat die Rücklaufanhebepumpe neben der Funktion, die Rücklauftemperatur anzuheben, die Aufgabe, nach der vor übergehenden Unterbindung der Wärmeabgabe über die Heiz kreise den Temperaturregler mit erwärmten Heizwasser an zuströmen und damit die Freigabe des vom Kessel erwärmten Heizwassers an die Heizkreise zu bewirken.In addition to the function, the return lift pump has the Raising the return temperature, the task after the before temporary prevention of heat emission via the heating circle the temperature controller with heated heating water flow and thus the release of the heated by the boiler To cause heating water to the heating circuits.

Die praktische Erfahrung zeigt, daß der vor Ort erforder liche Einbau der Rücklauftemperatur-Anhebepumpe und der beiden Temperaturregler häufig unterlassen wird oder nicht mit der notwendigen Sorgfalt bei der Dimensionie rung der Pumpen erfolgt. Noch wesentlich problematischer ist, daß keine Kontrolle über die Funktion der Rücklauf temperaturanhebung während des Betriebes erfolgt. Da die Rücklaufanhebepumpe nur sporadisch in Betrieb ist, kommt es häufig vor, daß diese Pumpen "festhängen", was mit der Gefahr einer häufigen Taupunktsunterschreitung verbunden ist, und zwar mit der Folge, daß Schäden durch Taupunkt korrosion an Konvektionsheizflächen auftreten.Practical experience shows that this requires on site Installation of the return temperature lifting pump and the is frequently omitted from both temperature controllers or not with the necessary care in dimensioning Pumping takes place. Even more problematic is that no control over the function of the rewind temperature increase takes place during operation. Since the Return pump is only sporadically in operation it often happens that these pumps "get stuck", what with the Danger of frequent falling below the dew point with the consequence that damage from dew point corrosion on convection heating surfaces.

Der oft praktizierte Einsatz eines Mindesttemperatur- Sensors am Kesselvorlauf, mit dem die Wärmeabgabe des Kessels z. B. über die Abschaltung der Heizkreispumpen oder das "Zu-Fahren" der Heizkreismischer möglich ist, hat den entscheidenden Nachteil, daß aufgrund des für den regulären Heizbetrieb erforderlichen Heizwasservolumen stromes durch den Heizkessel, der Kessel selbst in kurzer Zeit (in 1 bis 2 Minuten, je nach Heizwasser-Volumenstrom) durch strömt ist und damit das gesamte, im Kessel befindliche erwärmte Kesselwasser durch kaltes Rücklaufwasser ersetzt wird. Zwangsläufig kann sich damit auch die Temperatur an den Konvektionsheizflächen soweit abkühlen, daß der Was serdampftaupunkt unterschritten wird. Der Aufheizvorgang kann, je nach Wärmeverbrauch durch die Heizungsanlage und Wasserinhalt der Anlage, ca. 1/2 bis 3/4 h dauern, wobei sich der Aufheiz- und Abkühlvorgang entsprechend oft wie derholt, bis schließlich das über der Taupunkttemperatur liegende Temperaturniveau erreicht ist. Durch dieses "Pendeln" des ganzen Systems mit wiederholtem Durchfahren der Taupunkttemperatur dauert also das Erreichen der normalen Betriebstemperatur entsprechend lange.The often practiced use of a Minimum temperature Sensor on the boiler flow, with which the heat emission of the Boiler z. B. by switching off the heating circuit pumps or the "closing" of the heating circuit mixers is possible, has the decisive disadvantage that because of the Regular heating operation required heating water volume current through the boiler, the boiler itself in short Time (in 1 to 2 minutes, depending on the heating water volume flow) flows and thus the entire, located in the boiler heated boiler water replaced by cold return water becomes. Inevitably, the temperature can also change cool the convection heating surfaces to such an extent that the What below the steam dew point. The heating process can, depending on the heat consumption by the heating system and Water content of the system, take about 1/2 to 3/4 h, whereby the heating and cooling process as often as repeats until finally above the dew point temperature lying temperature level is reached. Because of this "Pendulum" of the whole system with repeated passes the dew point temperature therefore takes to reach normal operating temperature for a correspondingly long time.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die gegebene Situation zu verbessern, d. h., für die Anfahr phase des Kessels ein Verfahren bzw. eine Betriebsweise zu schaffen, bei der der Wasserdampftaupunkt ohne Rück lauftemperaturanhebung nur einmal durchfahren wird und durch das bezüglich der Anlage zu seiner Durchführung störungsanfällige Rücklaufanhebepumpen in Wegfall kommen können.The invention is accordingly based on the object improve given situation, d. i.e. for the start phase of the boiler a process or mode of operation to create at which the water vapor dew point without return run temperature is raised only once and through that regarding the facility for its implementation failure-prone return lift pumps are eliminated can.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs ge nannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst.This task is with a method of the beginning named type according to the invention by the in the mark of claim 1 listed features solved.

Zur Durchführung des Verfahrens ist die Heizungsanlage gemäß Anspruch 2 ausgebildet. The heating system is used to carry out the procedure formed according to claim 2.

Abgesehen davon, daß bei dieser Verfahrensweise vorteil haft eine Bypassleitung mit zugehöriger Rücklaufanhebe pumpe in Wegfall kommt, fällt das bisherige Pendeln der Anlage beim Anfahren weg, d. h., der Taupunktbereich wird nur einmal durchfahren, und zur Regelung der Anfahrphase werden die in der Anlage sowieso vorhandenen Umlaufregel organe, nämlich Umwälzpumpen oder Mehrwegemischventile, ausgenutzt, und zwar, wenn vorhanden, vorzugsweise das bzw. die Mischventile, die dann für die Anfahrphase ein fach in Schließstellung gebracht werden.Apart from the fact that this procedure is advantageous a bypass line with associated return lift If the pump fails, the previous swaying of the Plant away when starting, d. that is, the dew point area becomes drive through only once and to regulate the start-up phase are the circulation rules that exist in the system anyway organs, namely circulation pumps or multi-way mixing valves, exploited, and if available, preferably that or the mixing valves, which are then used for the start-up phase be brought into the closed position.

Hierfür ist eine Gleichzeitige Information über das Tem peraturniveau des Heizungsrücklaufwassers und des Kessel wassers erforderlich. Dazu wird in unmittelbarer Nähe des Kesselrücklaufes die "Temperatur-Sensor-Anfahrschaltung" (TSA) angeordnet. Eine Tauchhülse der TSA ragt durch die Abschirm- und Leitblende des Heizkessels. Dadurch wird erreicht, daß der Temperatursensor der TSA einerseits vom kalten Rücklaufwasser oberhalb und vom wärmeren Kessel wasser unterhalb der Leitblende beaufschlagt wird. Wäh rend der Anfahrphase bedeutet dies, daß die niedrige Tem peratur des Rücklaufwassers die eingestellte Temperatur des TSA unterschreitet und damit die Wärmeabgabe über die Heizkreisverteilung drosselt. Durch die Drosselung der Wärmeabgabe wird die Heizwasserumlaufmenge und damit die Menge des kalten Rücklaufwassers reduziert, so daß sich das im Heizkessel befindliche Kesselwasser wieder auf heizt. Bei Oberschreiten der fest eingestellten Tempera tur des TSA, die sicherstellt, daß die Konvektionsheiz flächen des Kessels trocken sind, wird die Wärmeabgabe über die Wärmeverteilung wieder freigegeben. Dies ist da mit verbunden, daß beim Anfahren des Kessels aus kaltem Zustand die Wasserdampftaupunkttemperatur an den Konvek tionsheizflächen nur einmal durchfahren wird und danach die Heizflächen trocken bleiben. Diese Anordnung und Aus führung der TSA stellt auch die Drosselung der Wärmeab gabe über Pumpenabschaltung, zweipunktgeregelte Mischer (auf/zu) und stetig geregelte Mischer sicher. Damit kann, wie erwähnt, auf den Einbau einer Rücklauftemperaturanhe bepumpe und zweier Temperaturregler verzichtet werden. Die mit dem bauseitigen Einbau der Rücklaufanhebepumpe verbundenen Risiken werden ausgeschlossen, da der TSA zum werksseitigen Lieferumfang des Kessels gehört. Dieses Sy stem zur Drosselung der Wärmeabgabe arbeitet sowohl bei Wärmeverteilungen nach dem Prinzip der Beimisch- als auch dem der Einspritzschaltung.For this a simultaneous information about the tem temperature level of the heating return water and the boiler water required. This is done in the immediate vicinity of the Boiler return the "temperature sensor start-up circuit" (TSA) arranged. An immersion sleeve of the TSA protrudes through the Shielding and guiding panel of the boiler. This will achieved that the temperature sensor of the TSA on the one hand from cold return water above and from the warmer boiler water is applied below the baffle. Wuh During the start-up phase, this means that the low tem temperature of the return water the set temperature of the TSA and thus the heat emission via the Heating circuit distribution throttles. By throttling the Heat emission is the amount of heating water in circulation and thus the Amount of cold return water is reduced, so that the boiler water in the boiler again heats. If the fixed temperature is exceeded door of the TSA, which ensures that the convection heating surfaces of the boiler are dry, the heat emission released again via the heat distribution. This is there associated with that when starting the boiler from cold State the water vapor dew point temperature at the convector tion heating surfaces is run through only once and then the heating surfaces remain dry. This arrangement and out leadership of the TSA also reduces the throttling of the heat delivery via pump shutdown, two-point controlled mixer (open / close) and constantly controlled mixer safely. So that as mentioned, on the installation of a return temperature pump and two temperature controllers. The with the on-site installation of the return pump associated risks are excluded because the TSA at Factory delivery of the boiler belongs. This sy stem for throttling the heat output works at both Heat distribution according to the principle of admixture as well that of the injection circuit.

Dieses Verfahren ist sowohl anwendbar, wenn der Kessel kreis mit nur einem Heizkreis verbunden ist, als auch dann, wenn dem Kesselkreis mehrere Heizkreise zugeordnet sind, wobei im letzteren Fall die TSA mit den Steuerschaltungen der einzelnen Heizkreismischer oder denen der Heiz kreisumwälzpumpen, die in modernen Heizungsanlagen immer vorhanden sind und die bei Stillstand den Umlauf blockieren. Sind mehrere Heizkreise an den Kesselkreis angeschlossen, genügt es im übrigen, wenn nur 50% der angeschlossenen Heizkreise vom Umlauf während der Anlauf phase ausgeschlossen werden, d. h. die Schaltungsverknüp fung der TSA am Heizkessel muß nur mit einem Teil der Steuerschaltungen der "Umlaufregelorgane" verknüpft wer den.This procedure is applicable both when the boiler circuit is connected to only one heating circuit, as well as if several heating circuits are assigned to the boiler circuit, in the latter case the TSA with the control circuits of the individual heating circuit mixers or those of the heating Circulating pumps that always work in modern heating systems are present and circulating at standstill To block. Are several heating circuits on the boiler circuit connected, it is sufficient if only 50% of the connected heating circuits from circulation during startup phase are excluded, d. H. the circuit link The TSA on the boiler only has to be used with part of the Control circuits of the "circulation regulators" linked who the.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Hei zungsanlage werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The method according to the invention and the associated Hei system are based on the drawing Representation of exemplary embodiments explained in more detail.

Es zeigt schematischIt shows schematically

Fig. 1 das Schaltschema einer Einkessel-Heizungsanlage mit mehreren Heizkreisen; Figure 1 shows the circuit diagram of a single-boiler heating system with several heating circuits.

Fig. 2, 3 die Anordnung der TSA am Heizkessel im Schnitt und Fig. 2, 3, the arrangement of the TSA to the boiler in section and

Fig. 4 das Schaltschema einer Einkessel-Heizungsanlage mit herkömmlicher Anfahrregelung zum Vergleich. Fig. 4 shows the circuit diagram of a single-boiler heating system with conventional start-up control for comparison.

Um zunächst deutlich zu machen, wie bisher der Taupunkts korrosion begegnet wurde, wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Hierbei sind in der Rücklaufleitung 100 zwei Temperatur fühler T₁ und T₂ angeordnet und zwischen diesen eine By passleitung 101 mit der Rücklaufanhebepumpe 102, welche die Vorlaufleitung 103 mit der Rücklaufleitung 100 ver bindet. Der Fühler T₂ dient dabei zur Schaltung der Rück laufanhebung. Hierbei wird also der Rücklauf nicht ge drosselt bzw. unterbrochen, sondern die Rücklauftempera tur wird langsam angehoben und der Wasserdampftaupunkt der Heizgase zwangsläufig über eine längere Zeit durch fahren. Um diese Zeitspanne zu verkürzen, ist es notwen dig, daß zusätzlich über den Fühler T₁ die Heizkreise durch das "Zufahren" der Mehrwegmischventile oder Ab schalten der Pumpen entweder teilweise oder ganz gedros selt werden. Das Mehrwegmischventil und die Heizkreisum wälzpumpe sind mit 104 und 105 bezeichnet.In order to make it clear first of all how the dew point corrosion has been countered so far, reference is made to FIG. 4. Here, two temperature sensors T ₁ and T ₂ are arranged in the return line 100 and between them a bypass line 101 with the return lift pump 102 , which connects the supply line 103 to the return line 100 ver. The sensor T ₂ is used to switch the return flow increase. Here, the return is not throttled or interrupted, but the return temperature is slowly raised and the water vapor dew point of the heating gases inevitably go through for a long time. In order to shorten this period of time, it is neces sary that, in addition, the heating circuits are switched off either partially or completely by means of the sensor T ₁ by “closing” the reusable mixing valves or by switching off the pumps. The reusable mixing valve and the heating circuit pump are designated 104 and 105 .

Anders dagegen verhält es sich bei der Heizungsanlage ge mäß Fig. 1 und der Anordnung nur eines Temperaturfühlers im Heizkessel 10 gemäß Fig. 2, 3. Hierbei ist unmittelbar neben dem Rücklaufanschluß 1 am Kesselgehäuse 2 ein Tem peraturfühler 3 angeordnet, der den Rücklaufwasserzu strömbereich 4 und die mit einer Fühlerdurchgriffsöffnung 5 versehene Abschirm- und Leitblende 6, mit seinem Ende 3 in das Kesselwasser einragend, durchgreift, und wobei die zum Temperaturfühler 3 gehörende Temperatur-Sensor-An fahrschaltung 7 mit der Mischer- oder Umwälzpumpenschal tung 8, 8′ des mindestens einen Heizkreises 9 verbunden ist. Der Temperaturfühler 3 sitzt dabei in bekannter Weise in einer sogenannten Tauchhülse 11, wie aus Fig. 2, 3 ersichtlich, die auch die TSA 7 trägt, welche beim ge zeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit der Steuer schaltung des Mischermotors 12 im Heizkreis 9 verknüpft ist, um diesen während der Anfahrphase zu schließen, wo durch der Heizkreis vom Kesselkreis getrennt wird und sich das Kesselwasser im Heizkessel ohne weitere Zufuhr von kaltem Rücklaufwasser schnell und bei nur einmaliger Passage der Taupunktstemperatur aufheizt. Sobald die ent sprechend hoch an der TSA 7 eingestellte Temperatur vom Ende 3′ des Fühlers registriert wird, öffnet sich das Mischventil für den Normalbetrieb nach Durchlaufen der Anlaufphase. Sofern kein Mischventil im Heizkreis vorhan den sein sollte, wird die TSA 7 mit der Steuerschaltung 8′ der Heizkreisumwälzpumpe 13 zur Drehzahlregelung oder Ein/Ausschaltung verknüpft.In contrast, however, it is with the heating system accelerator as Fig. 1 and the arrangement of only one temperature sensor in the boiler 10 according to Fig. 2, 3. In this case, is located immediately next to the return port 1 on the boiler housing 2, a Tem-temperature sensor 3, of the Rücklaufwasserzu strömbereich 4 and provided with a sensor passage opening 5 shielding and guiding aperture 6 , with its end 3 protruding into the boiler water, and the temperature sensor 3 belonging to the temperature sensor drive circuit 7 with the mixer or circulation pump circuit 8 , 8 'of the at least one heating circuit 9 is connected. The temperature sensor 3 sits in a known manner in a so-called immersion sleeve 11 , as can be seen in FIGS. 2, 3, which also carries the TSA 7 , which in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is linked to the control circuit of the mixer motor 12 in the heating circuit 9 is to close it during the start-up phase, where the heating circuit separates the boiler circuit and the boiler water in the boiler heats up quickly without further supply of cold return water and with only a single passage of the dew point temperature. As soon as the temperature set accordingly high on the TSA 7 from the end 3 'of the sensor is registered, the mixing valve opens for normal operation after the start-up phase. Unless there is a mixing valve in the heating circuit, the TSA 7 is linked to the control circuit 8 'of the heating circuit circulation pump 13 for speed control or on / off switching.

Claims

1. A method of avoiding dew point corrosion on convection heating surfaces of installed in heating systems, with shutdown or lowering working boilers, the boiler temperature being raised during the start-up phase - heating from a cold state - the heating system, characterized in that with the start of the start-up phase A temperature sensor, both the temperature of the cold return water flowing into the boiler and the temperature of the water in the boiler are measured simultaneously and with this measurement information, a flow control element such as a mixing valve or circulation pump is controlled in such a way that the water circulation quantity is controlled during the start-up phase in the heating circuit so that the amount of cold return water is at least throttled and the water in the boiler circuit is heated and the heating circuit is released again after the boiler water has reached the defrost temperature.

2. Heating system for performing the method according to claim 1, consisting of a boiler circuit and at least one associated heating circuit with circulation pump and possibly a mixing valve, wherein in the boiler the Rücklaufwas located behind the return water return flow area against the other area of the boiler water with a shield - And guide screen is shielded, characterized in that a temperature sensor ( 3 ) is arranged directly next to the return connection ( 1 ) on the boiler housing ( 2 ), which shields the return water inflow area ( 4 ) and the sensor passage opening ( 5 ) guiding shield (6), einragend in the boiler water, penetrates with its end (3 '), and that which belongs to the temperature sensor (3) temperature sensor start-up (7) penschaltung with the mixing or Umwälzpum (8) of the at least one heating circuit ( 9 ) is connected.