Dampfversorgungssysteme

Effiziente Dampfnutzung in Energieversorgungsanlagen

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Kleine Ursache, große Wirkung

Viel zu oft wird das Augenmerk auf die großen Apparate gerichtet. Dabei sind es durchaus die kleine Anlagenteile, die entsprechende Auswirkungen auf die Effizienz haben können. So reagieren Plattenwärmetauscher z.B. sehr viel schneller auf eine Regelung als die schwerfälligen Rohrbündelwärmetauscher. Aber nicht immer ist Schnelligkeit von Vorteil. Wird ein Wasserspeicher z.B. sehr schnell aufgeheizt, erfordert das einen entsprechend großen Wärmetauscher mit zugehöriger Regeleinrichtung. Soll im zweiten Schritt der Inhalt des Tankes dann lediglich auf Temperatur gehalten werden, ist der Energiebedarf um den Faktor 20 geringer. Die Differenz zwischen maximaler und minimaler Leistung ist so groß, dass sie nennenswerte Auswirkungen auf die Lebensdauer der eingesetzten Geräte, die Anschaffungskosten, aber auch die laufenden Energiekosten hat. Es ist daher sinnvoll, nicht wie üblich nur die maximale Leistung zu definieren, sondern sich auch über die minimale Leistung und die Aufheizzeiten Gedanken zu machen.

Starke Lastschwankungen haben Auswirkungen auf alle beteiligten Geräte. Der Wärmetauscher wird üblicherweise auf maximale Last ausgelegt, bei Teillast funktioniert die Entwässerung nicht mehr optimal (dampfseitig geregelt). Die Strömungsgeschwindigkeiten im Wärmetauscher sinken (weniger turbulent), es kommt zur Absetzung von Feststoffen auf der Sekundärseite, der Wärmeübergang wird schlechter.

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Das Regelventil wird ebenfalls auf maximale Last ausgelegt. Sinkt die zu regelnde Dampfmenge im Teillastbetrieb stark ab, kann die Regelgüte beeinträchtigt werden. Ständiges Regeln im kleinsten Öffnungsbereich des Ventils führt zu Vibrationen und Berührung von Ventilteller und Ventilsitz. Das hat zur Folge, dass die Lebensdauer sinkt.

Die auf kleinem Raum besonders große Wärmeübertragungsfläche und ein sehr guter Wärmeübergang durch optimierte Strömungsbedingungen (turbulente Strömung) sind die großen Vorteile von Plattenwärmetauschern. Beim Einsatz geschraubter und gedichteter Plattenwärmetauscher bietet sich die zusätzliche Möglichkeit, den Tauscher leicht reinigen und inspizieren zu können. Ebenso ist eine Erweiterung bei geänderten Leistungsbedingungen möglich. Besonders betriebskostensparend ist, dass Plattenwärmetauscher gemäß Betriebssicherheitsverordnung nicht mehr zwangsläufig einer wiederkehrenden TÜV-Prüfung unterzogen werden müssen.

Wird Dampf als Heizmedium verwendet, entstehen besondere physikalische Anforderungen: Der Wärmeübergang des Dampfes auf der Primärseite des Wärmetauschers ist wesentlich besser als der der zu erhitzenden Flüssigkeit auf der Sekundärseite. Außerdem liegen die Temperaturen bei der Verwendung von Dampf meist recht hoch – ein weiterer Grund für die Zunahme latenter Spannungen. Zusätzlich strömt der Dampf mit z.B. 25 m/s wesentlich schneller als die Flüssigkeit mit 1 bis 2 m/s, die Dampfeintrittsseite ist damit stark erosiven Bedingungen ausgesetzt.

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