Kondensatwirtschaft
Kondensat entsteht überall dort, wo Wärme aus dem Dampfsystem abgegeben wird. Der Sattdampf gibt die Wärme durch den Phasenübergang von dampfförmig nach flüssig ab indem er kondensiert.
Das entstehende Kondensat tritt dabei bei Siedetemperatur (z. B. bei Dampfleitungsentwässerung) oder unterkühlt (z. B. bei Wärmetauschern) auf.
Bei Wärmetauschern ist die Unterkühlung abhängig von der Art der Wärmetauscherregelung, liegt aber häufig im Bereich von 10 ... 30 K.
In fast allen Fällen ist es sinnvoll und wirtschaftlich das bei den Wärmeverbrauchern entstehende Kondensat zu sammeln und in den Dampfkesselkreislauf zurückzuführen oder anderweitig zu nutzen.
Kosteneinsparungen entstehen durch den im Kondensat noch vorhandenen Wärmeinhalt, geringere benötigte Frischwassermengen und damit auch geringere Absalz- und Abschlammverluste.
Bei der Größenauslegung des Kondensatsammelgefäßes und den dazugehörigen Kondensatpumpen müssen die maximalen Kondensatmengen aus den Dampfverbrauchern beachtet werden. Ebenfalls ist zu beachten, dass das Kondensat zeitverzögert zum Kondensatgefäß fließt. Die Größe des Kondensatsammelbehälters sollte mindestens so bemessen sein, dass zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Wasserstand der Kondensatanfall von etwa einer halben Stunde zwischengespeichert werden kann. Die Fördermenge der Kondensatpumpen sollte dabei mindestens dem 3-fachen der stündlichen Kondensatmengen im Normalbetrieb entsprechen. Besonderes Augenmerk ist auch auf den Anfahrbetrieb der Wärmeabnehmer zu richten, da hier durch den Aufheizvorgang die größten Kondensatmengen auftreten können.
Je nach Druck- und Temperaturniveau hat das Kondensat bei üblichen Temperaturen von 80 ... 140 °C noch einen erheblichen Wärmeinhalt, verglichen mit dem meist kalten Zusatzwasser von etwa 15 °C. Durch die Rückführung des Kondensats in den Speisewasserbehälter kann die Aufheizung von Frischwasser eingespart werden. Außerdem muss Kondensat nicht chemisch aufbereitet, sondern kann direkt dem Speisewasserbehälter zugeführt werden.
Schematische Darstellung eines offenen Kondensatsystems
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Wasseraufbereitungsmodul |
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Dampfkessel UL-S |
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Verbraucher |
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Wasserservicemodul WSM-V |
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Brennwertwärmetauscher |
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Kondensatservicemodul CSM |
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Economiser ECO |
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Heizkessel UT-L |
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Kamin |
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Dampfkessel UL-S |
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Dampfverteiler |
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Frischwasser |
Entspannungsdampf
Wird das Kondensat in einem drucklosen Behälter gesammelt spricht man von einer offenen Kondensatanlage. Das Temperaturniveau des Kondensats liegt dann immer < 100 °C und es kann zu einer Aufnahme von Sauerstoff im Kondensat kommen. Eine Kondensatpumpe fördert das Kondensat bei entsprechendem Wasserbedarf niveauabhängig zurück in die Speisewasserentgasungsanlage.
Da das Kondensat meist aus mehreren Dampfverbrauchern mit unterschiedlichen Temperatur- und Druckniveaus gesammelt wird, kommt es vor, dass auch Kondensat mit einem Temperaturniveau > 100 °C in den offenen Kondensatsammelbehälter eingeleitet wird. Dabei entsteht dann Entspannungsdampf der über die Brüdenleitung ins Freie abgeleitet wird und einen Wärmeverlust darstellt. Dieser Brüdendampf kann mit einem Modul, ähnlich dem Brüdendampfmodul, am Speisewasserbehälter zurückgewonnen und einem Niedertemperaturverbraucher, wie z. B. einer Heizungsanlage oder einer Warmwasseranlage, zur Verfügung gestellt werden.
Hochdruck-Kondensatbehälter
Wenn mehrere Dampfverbraucher mit Heizflächen für einen annähernd gleichen Dampfdruck im Hochdruck-Bereich (> 1,5 barg) ausgelegt werden, kann das Kondensat aller Wärmeverbraucher in eine gemeinsame Hochdruck-Kondensatanlage eingeleitet werden.
Es treten dann keine Entspannungsdampfverluste auf, da mit einem geschlossenen System gearbeitet wird. Weil hier im Normalbetrieb kein Sauerstoff ins Kondensat gelangt, wird das Kondensat direkt in den Kessel oder den Economiser zurückgespeist. Dadurch sind auch die Frischwassermengen und die chemische Dosierung gering. Mit diesem System können gegenüber offenen Kondensatsystemen mit gleicher Verbrauchsstruktur die höchsten Einsparungen erzielt werden.
Durch ein geschlossenes Hochdruck-Kondensatsystem können bis zu 12 % Brennstoffeinsparung erreicht werden. Es muss nur wenig Frischwasser nachgespeist werden und es entsteht weniger Wärmebedarf für das Aufheizen und Entgasen. Zudem reduzieren sich durch die minimalen Salzgehalte im Hochdruck-Kondensat die Absalz- und die Abschlammraten. Ein weiterer Vorteil von geschlossenen Hochdruck-Kondensatsystemen ist die verringerte Korrosionsrate im Kondensatnetz.
Hochdruck-Kondensatsysteme sollten immer dann eingesetzt werden, wenn sich wegen hoher Temperaturen von Kondensat bei der Einleitung in den Kondensatsammel- oder Speisewasserbehälter große Entspannungsdampfverluste ergeben würden. Typische Einsatzbereiche sind Brauereien, Papier- und Kartonagenfabriken – aber auch viele andere Bereiche.
Beachtet werden muss jedoch, dass sich durch die höheren Temperaturen des Kondensats die Abgastemperatur erhöhen kann.
Hochdruck-Kondensatbehälter inklusive Ausrüstung und Steuerung