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Störungsfreie Energieströme

Energiebereitstellung effizienter und kostengünstiger gestalten

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Wären die ursprünglichen Pläne ausgeführt worden, hätte das eine Reihe von Folgen gehabt: Die Temperatur des Kühlwassers wäre gestiegen, was wiederum eine höhere Kondensationstemperatur bzw. einen höheren Kondensationsdruck zur Folge gehabt hätte. Die nutzbare Dampfentspannung wäre daraufhin gesunken, der Dampfbedarf entsprechend gestiegen – dadurch wäre die Kühlwassertemperatur noch weiter gestiegen.

Zu hoher Dampfbedarf

Als Ursache für die zu gering berechnete Kühlwassermenge zeigte die Analyse, dass der angenommene Energiebedarf für die Eindampfanlage deutlich zu hoch angesetzt war. Die Planer waren von einem konstanten Dampfbedarf von 3 t/h ausgegangen. Dieser Wert war etwa 30 % höher, als der, den die thermodynamische Bilanzierung ergab.

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Die Ursache: Die Wärmemenge, die zum Vorwärmen der Suspension vor Eintritt in die Eindampfanlage notwendig ist, war bei der Betrachtung des laufenden Betriebs berücksichtigt worden, obwohl sie lediglich beim ersten Anfahren der Anlage benötigt wird. Durch interne Wärmeverschiebung erreicht die Suspension die Soll-Temperatur von 60 °C im Betrieb bereits beim Eintritt in die erste Stufe. Dort erwärmt sich die Suspension auf 71 °C und erreicht damit die Soll-Temperatur für die zweite Stufe im Dampfstrahlbrüdenverdichter. Entgegen der Annahmen in den ursprünglichen Plänen ist ein Teil der Energie also nicht permanent, sondern nur zeitweilig notwendig. Aus diesem Grund reduziert sich der tatsächlich benötigte Dampfbedarf auf 2,1 t/h.

Anhand der Ergebnisse aus der thermodynamischen Bilanzanalyse wurde ein alternatives Analgenkonzept erarbeitet: Statt eines mechanischen Verdichters wurden nun zwei eingeplant, anstelle von zwei Dampfstrahlverdichtern nur einer. Damit konnte das Abwärmepotenzial deutlich reduziert und ein effizienter und zuverlässiger Betrieb gewährleistet werden.

Bilanzierung der Energieströme unumgänglich

Zu wenig Kühlwasser, mehr Abdampf, weniger Dampfbedarf: Wäre die Anlage in der ursprünglichen Ausführung realisiert worden, wäre der Betrieb sehr wahrscheinlich nicht wie geplant möglich gewesen. An diesem Beispiel wird einmal mehr deutlich, dass beim Neubau oder bei der Erweiterung thermischer Anlagen eine sorgfältige Bilanzierung der Energieströme unumgänglich ist. Mit einer thermodynamischen Bilanzanalyse können Planungsfehler bereits frühzeitig aufgedeckt und korrigiert werden. Betriebsstörungen und kostenintensive Anpassungen können so vermieden werden.

* * Der Autor Dr. Jörg Sager arbeitet in der Abteilung Energiesysteme beim Tüv Süd Industrie Service. Kontakt: Tel. +49-89-5791-1070

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Wolfgang Ernhofer

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Redakteur