Kesselleistung

Als Ergebnis der Verbrauchsbewertung sind folgende Angaben definiert:

• Maximaldampf­leistung
• Minimaldampf­leistung
• Dokumentation von Sicherheiten
• Konzeption für zukünftige betriebliche Veränderungen des Dampf­leistungsbedarfs
• Möglichkeit des zeitlichen Verlaufs der Dampfleistung

Mit diesen Daten kann die Festlegung der einzelnen Kessel­leistungen erfolgen.

Einkessel­anlagen

Bei der Auswahl der Leistungsgröße des Kessels sollte darauf geachtet werden, dass der spätere Betrieb der Kesselanlage vorwiegend im Bereich zwischen 40 ... 90 % der Maximal­leistung des Dampfkessels liegt, da hier der Wirkungsgrad besonders hoch ist.

Mit der Festlegung der minimalen und maximalen Dampfleistung steht auch der notwendige Regel­bereich der Anlage fest.

Der Einsatz eines einzelnen Kessels bietet sich an, wenn der Regelbereich im Normalbetrieb unter der Woche zwischen folgenden Werten liegt:

• Einflammrohrkessel: 1 ... 0,125 (Regelbereich 1:8)
• Zweiflammrohrkessel: 1 ... 0,061 (Regelbereich 1:16)

Folgende Leistungsgrößen stehen zur Verfügung:

• Einflammrohrkessel: 175 ... 28 000 kg/h
• Zweiflammrohrkessel: 18 000 ... 55 000 kg/h

Mehrkessel­anlagen

Eine Mehrkessel­anlage kann aus mehreren Gründen sinnvoll sein. Die verschiedenen Gründe für die Auf­teilung der Nenndampf­leistung sollen im Weiteren beschrieben werden. Eine alle Gesichtspunkte umfassende Beurteilung kann hier jedoch nicht vollständig gegeben werden, da es für die Aufteilung eine Vielzahl von unterschiedlichen Variationen geben kann. Die Entscheidung für eine Einzelanlage oder die Aufteilung auf mehrere Kessel ist immer eine projektbezogene Einzelentscheidung, die durch den Betreiber und den Planer mit Unterstützung durch den Anlagenbauer und den Kesselhersteller erfolgen sollte.

Versorgungssicherheit und Redundanz

Eine Aufteilung der Kesselleistung auf mehrere Erzeugungseinheiten ist erforderlich, wenn die Versorgungssicherheit auch bei Ausfall einer Einheit gewährleistet sein muss. Dies ist z. B. in Kranken­häusern oder in der Pharmaindustrie der Fall.

Hier muss durch die Reserveeinheit die minimale Leistung zur Aufrechthaltung des Betriebs vorgehalten werden.

Häufig ist aber auch bei Lebensmittelbetrieben, wie beispielsweise in Molkereien oder in der Zucker­herstellung und bei Industriebetrieben, wie beispielsweise der Papier- und Druckindustrie, ein Ausfall der Dampferzeugereinheit für den Betrieb wirtschaftlich nicht vertretbar.

Teillastbetrieb und Dampfkessel­anlagenregelverhältnis

Gründe für eine Aufteilung der Gesamtleistung auf mehrere Einheiten sind:

• Spreizung zwischen kleinstem und größtem Wärmeverbraucher
• Zyklisch schwankender Dampfbedarf, z. B. zwischen Tag und Nacht
• Unterschiedlicher Dampfbedarf an Arbeitstagen und Wochenenden

Der kleinste Leistungsbedarf liegt häufig weit unter der Kleinstlast einer einzelnen Kesseleinheit, so dass eine schwachlastangepasste Leistungsaufteilung sinnvoll ist. Verlustreicher, umweltbelastender Ein-/Aus-Schaltbetrieb der Feuerung sowie vorzeitiger Verschleiß werden dadurch vermieden.

Bei Großanlagen bestimmt die Leistungsgrenze der Wärmeerzeuger die Anzahl der Einheiten. Optimal ist die Aufteilung der Gesamtleistung in baugleiche Einheiten. Verringerte Ersatzteilhaltung und Teileaus­tauschbarkeit sind hinreichende Gründe. Nur wenn mit der so gefundenen, kleinsten Einheit ein wirt­schaftlicher Betrieb mit kleinster Last nicht erfüllbar ist, sollte eine angepasste Kleinlasteinheit eingesetzt werden.

Fachbericht: Vermeidbare Belastungen an Großwasserraum­-Dampfkessel­anlagen

Anfahrdauer Kaltanfahren/Warmhaltung

Die schnelle Verfügbarkeit der maximalen Dampfleistung ist mitunter auch ein triftiger Grund für eine Mehrkessel­anlage. Während ein kalter Kessel etwa eine Stunde bis zur Betriebsbereitschaft bei voller Leistung benötigt, kann ein in Bereitschaft stehender, warmgehaltener Kessel innerhalb von nur 5 Minuten angefordert werden. Effizienter und schonender als eine Warmhaltung über die Feuerung ist dabei die Warmhaltung per dampfbeheizter Heizschlange.

Info zu Warmhaltung

Optimierte Betriebskosten

Die Frage, wie viele Kessel in einer Anlage und mit welcher Leistung aufgestellt werden sollen, ist unter Beachtung der geringsten Betriebskosten zu untersuchen. Besonders bei zyklisch schwankendem Dampf­bedarf, z. B. Wochenlast-Wochenendlast oder jahreszeitlich schwankender Heizlast, ist es sinnvoll, die Kesselleistung der einzelnen Einheiten nicht gleich groß zu wählen.

Einsatz Folgesteuerung

Durch die Aufteilung der Kessel in Grundlastkessel und Spitzenlastkessel und den Einsatz einer modernen Folgesteuerung können die Belastungen für den Kessel und die Betriebskosten optimiert werden.

Info zu Anlagenmanagementsystem SCO

Räumliche Bedingungen – Anforderungen an die Aufstellung

Die meisten Kesselanlagen werden in einem eigenen Kesselhaus oder zumindest in einem eigenen Ge-bäudebereich errichtet, da aufgrund des Gefahrenpotentials beim Betrieb einer Kesselanlage besondere Bedingungen für die Aufstellung und den Betrieb beachtet werden müssen.

In Deutschland dürfen Dampfkessel unter Berücksichtigung besonderer Sicherheitsausrüstung in, neben, unter und über Arbeitsräumen, Wohnräumen und Sozialräumen aufgestellt werden, wenn sie folgende Anforderungen erfüllen:

Dampfkessel mit erleichterten Aufstellbedingungen

Die Aufstellbedingungen können bei einigen Anlagen der Grund für die Aufteilung der benötigten Ge­samt­dampfleistung auf mehrere kleine Kessel sein, die den obigen Bedingungen entsprechen. So wird die erleichterte Aufstellung häufig von Krankenhäusern, kleinen Wäschereien oder Lebensmittelpro­duktionsbetrieben in Anspruch genommen, wenn kein separates Kesselhaus vorhanden ist und die Kessel beispielsweise im Keller aufgestellt werden können.

Sinnvolle Aufteilung der Kesselleistung

In der nachfolgenden Tabelle sind beispielhaft einige Anforderungen an die Ausfallsicherheit und den erforderlichen Regelbereich sowie die sinnvolle Aufteilung der Kesselleistung auf mehrere Kessel genannt, um die Anforderungen zu erfüllen:

Aufteilung der Kesselleistung zur Erfüllung beispielhafter Anforderungen

Es sind weitere Kombinationen der Aufteilung der Kesselleistung auf mehrere Kessel möglich. Bei der Entscheidung für die Dampf­leistungsaufteilung sollten die Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten berücksichtigt werden.

Bei der Aufteilung der Gesamtleistung auf mehrere Kessel ist der Einsatz einer Folgesteuerung notwendig. Sie übernimmt die Logik der Zu-/Abschaltung und Warmhaltung der einzelnen Dampfkessel.

Info zu Anlagenmanagementsystem SCO