Dampferzeugung und -verteilung: Optimierung für Industrieanlagen

Dampferzeugung und -verteilung in Industrieanlagen

Herstellung und Vertrieb von Dampf. Ein System der Dampferzeugung und -verteilung besteht in der Regel aus den folgenden Komponenten:

1. Ein oder mehrere Kessel, die Kohle, Heizöl oder Gas verbrennen können. In der Industrie werden oft Öl und andere Kraftstoffe als Brennstoff verwendet.
2. Das Wasser muss bestimmte Anforderungen erfüllen, die durch die Vorschriften für die Installation einer Kläranlage vorgegeben sind.
3. Nach der Aufbereitung muss das Wasser in einen Entgaser geleitet werden, der Sauerstoff und andere brennbare Gase entfernt.
4. Förderpumpen transportieren das Wasser vom Entgaser zum Kessel.
5. Am Ausgang des Kessels befindet sich ein allgemeiner Dampfsammler, von dem eine Reihe von Zweigleitungen abgehen, die den Dampf zu den Verbrauchspunkten leiten.

Varianten der Dampfanlage

Die Dampfanlage kann in zwei Hauptvarianten ausgeführt sein:

1. Dampferzeugung ohne zusätzliche Energiegewinnung.
2. Dampferzeugung mit zusätzlicher Stromerzeugung.

Im ersten Fall wird der Dampf mit dem gleichen oder einem etwas höheren Druck erzeugt, als für den Prozess benötigt wird. Bei der Verteilung kann es eine oder mehrere Druckstufen geben. Im zweiten Fall wird durch die Expansion Strom gewonnen, und der Dampf wird dann dem Prozess zugeführt. In der Praxis verwenden wir Drücke von 100 bis 110 kg/cm² in Kesseln, und der Gegendruck wird durch den Prozess vorgegeben. Eine detailliertere Beschreibung dieser Anlagen würde den Rahmen dieses Kapitels sprengen. Wie später erläutert wird, ist eine gute Kondensatrückgewinnung sehr wichtig. Das heiße Kondensat wird dem Entgaser zugeführt und gelangt dann in den Kessel. Die Rückgewinnung verhindert die Verwendung von kaltem Wasser und spart Energie.

Kondensatrückgewinnung

Für eine ordnungsgemäße Kondensatrückgewinnung ist zunächst eine korrekte Installation und Wartung von Kondensatableitern erforderlich, um sicherzustellen, dass das Kondensat vollständig abgeleitet wird. In den vorhergehenden Abbildungen ist die Installation dieser Art dargestellt. Das Kondensat wird entweder direkt in den Entgaser oder in ein Ausdehnungsgefäß geleitet, wo ein Teil des Kondensats verdampft (Flash-Dampf). Dieses Gefäß kann auch als vereinfachter Entgaser dienen.

Luft- und Heißgasanlagen

Anlagen für Luft und heiße Gase sind ebenfalls weit verbreitet in der Industrie. Luft wird in Verbrennungsprozessen, in Kühlern und zur Kühlung, Trocknung usw. verwendet. Die heißen Rauchgase werden verwendet, um die Verbrennungsluft vorzuwärmen, wodurch die Verbrennungseffizienz verbessert wird. Hier spielt der Lufterhitzer eine wichtige Rolle, wo die fühlbare Wärme des Rauchs genutzt wird (Wärme aufgrund des Temperaturunterschieds zur Umgebung). Die Luft gelangt durch einen Ventilator zu den Brennern, und die heißen Rauchgase werden dann durch einen Saugzugventilator durch den Vorwärmer geleitet und gelangen dann zum Schornstein, wo sie in die Atmosphäre abgeleitet werden. In einer Trocknungsanlage werden heiße Gase mit Verbrennungsluft gemischt, um deren Temperatur zu senken und die gewünschte Temperatur für den Prozess zu erreichen. Die folgende Abbildung zeigt eine Anlage, bei der heiße Gase recycelt werden, um den Luftüberschuss zu reduzieren. Eine zweite Verwendung der fühlbaren Wärme des Abgases ist die Vorwärmung der Verbrennungsluft in Wärmetauschern. In chemischen Prozessen werden häufig Flüssigkeiten mit hohem Siedepunkt als Wärmeträger eingesetzt, da sie bei hohen Belastungen betrieben werden können. Dies bietet große Vorteile: Die Wärmeaustauschflächen im Wärmetauscher können klein gehalten werden, mit geringen Temperaturunterschieden, und die Wärmeübertragungsanlage kann mit geringem Überdruck betrieben werden.

Kondensattransport

In jedem Dampfrohr kondensiert ein Teil des Dampfes aufgrund von Konvektion und Strahlungsverlusten. Wenn das Kondensat nicht abgeleitet wird, sammelt es sich aufgrund der Schwerkraft an den tiefsten Stellen der Installation, bis der Dampfdruck es bewegt. Wenn der Dampf durch Verengungen strömt, werden hohe Geschwindigkeiten erreicht, bis er auf ein Hindernis wie ein Ventil oder eine Änderung der Installation trifft, was zu schweren Schäden führen kann. Dies ist der sogenannte Dampfhammer.

Auswirkungen des Dampfhammers

Dieses Phänomen kann zwei Effekte haben: Lärm und Spannungen in den Rohrleitungen.

Um Rohrleitungsabschnitte zu entwässern, werden Kondensatableiter und Tropfstellen in Abständen von 50 bis 80 m installiert. Die Tropfstelle hat den gleichen Durchmesser und die gleiche Tiefe wie die Hauptleitung, um sicherzustellen, dass das gesamte Kondensat abgeleitet wird.