DD268509A1

DD268509A1 - Schaltungsanordnung zur verhinderung von nachverdampfung in waermeuebertragern

Info

Publication number: DD268509A1
Application number: DD31246588A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Matschewski; Helmut Schilling; Klaus Mueller; Ralf Sachtleben; Johannes Effmert
Original assignee: Berlin Energiekombinat
Priority date: 1988-01-27
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1989-05-31

Abstract

Schaltungsanordnung zur Verhinderung von Nachverdampfung auf der Heizwasserseite von Dampf/Heizwasser-Waermeuebertragern, die im Ruhezustand auf der Heizwasserseite einen geringeren Druck als auf der Dampfseite aufweisen. Anwendbar ist diese Schaltungsanordnung vorzugsweise in Waermeuebertragerstationen in Fernwaermesystemen und in den Heizzentralen von Heiz- und Kraftwerken, aber auch fuer Waermeuebertragersysteme in der chemischen Industrie. Im normalen Betriebszustand gelangt der Heizdampf ueber die Heizdampfleitung mit dem Stellventil (1) zum Waermeuebertrager (2). Die Magnetventile (3) und (4) sprechen bei Anregen der Sicherheits- und Notschaltung an. Das Magnetventil (3) oeffnet, das Magnetventil (4) und das Stellventil (1) mit zusaetzlicher Schnellschlussfunktion schliessen hingegen. Mit dem Oeffnen des Magnetventils (3) wird das Vordruckregelventil (5) mit Heizdampf beaufschlagt und bewirkt auf Grund des vorher eingestellten Sollwertes ein sofortiges Reduzieren des im Waermeuebertrager verbleibenden Heizdampfes auf einen Wert unterhalb des Ruhedruckes des Heizwassers. Damit kann eine Nachverdampfung mit seinen Gefaehrdungen fuer die Waermeuebertrager und das Fernwaermesystem im Stoerungsfall sicher vermieden werden. Fig. 1

Description

Anwspdungsgebiet dar Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verhinderung von Nachverdampfung auf der Heirwasserseitc von Dampf/ Heizwasserwärmeübertragern in Heizwassersystemen, die im Ruhezustand auf der Heizwasser seite geringeren Druck als auf der Dampfseite aufweisen.

Charakteristik der bokannten Lösungen

Auf der Hßizwasserseite von Dampf/Heizwasser-Wärmeübertragern kommt es in bestimmten Störfällen, z. B. bei Ausfall der Umwälzpumpen, zur Bildung einer Zweiphasenzone Dampf/Wasser, die nachfolgend als Nachverdampfung bezeichnet wird.

Der entstehende Dampf kann, wenn er aus dem Wärmeübertrager in das nachgeschaltete Rohrleitungssystem des Heiznetzes gespült wird, schlagartig kondensieren und Schäden in' Gesamtsystem Wärmeübertrager-Heiznetz hervorrufen.

Voraussetzungen für die Aufwärmung des Heizwassers ueirn R"hcdruck auf Siedetemperatur und die damit einsetzende Nachverdampfung sind, daß der Druck auf der Heizwassei ~eite des Wärmeübertrager.⁰ niedriger ist als der Druck auf der Dampfseite und eine genügend große Wärmemenge von Heizdampf an das Heizwasser übertragen wird.

Im normalen Betriebsfall im Umlaufbetrieb ist diese Voraussetzung nicht erfüllt.

Beim Übergang vom Umlaufbetrieb in den Ruhebetrieb im Storunpsfall kann trotz Unterbrechung der Dampfzufuhr Nachverdampfung auftreten, wenn die Restdampfmenge ausreichend groß und Jer Heizdampfdruck größer als. der Heizwasserdruck ist.

In der TGL 190-259/05 „Richtlinie für Hje Druckhaltung in Heizwassernetzen" wird im Punkt 3.1 die Bildung von Zweiphasenzonen im Umlauf- und Ruhebetrieb und beim instationären Übergang vom Umlauf- in den Ruhebetrieb nur in Heiznetzabschnitten zugelassen, die keine Mischpunkte und/oder Wärmeübertrager enthalten.

In der TGL 23043/02 „Sicherheitstechnische Ausrüstung für den Schutz von Heizwasseranlagen" wird im Punkt 3.4.1. gefordert, daß vom Projektanten der Heizwasseranlage mindestens eines der nachfolgenden Kriterien nachzuweisen ist:

— Aufnahme der Nachwärmemenge durch den wirksamen Wasserinhalt des Wärmeübertragers unter Einbeziehung der Druckhaltung ohne oder mit Phasenwechsel des Wasserinhalts,

— Wärmeabführung durch Notumwälzmenge der angeschlossenen Heizwasseranlage,

— Wärmeabführung durch ein Notkühlsystem.

Die bisher bekannten Verfahren zur Verhinderung der Ndchverdümpfung gehen im Falle des durch eine Störung hervorgerufenen Übergangs des Heiznetzes in den Ruhebeti :<?b hauptsächlich von einem sofortigen Unterbrechen der Dampfzufuhr zum Wärmeübertrager aus. Durch das sofortige Schließen des Heizdampfkondensataustritts wird orreicht, daß der Kondensatstand nicht absinkt und somit die vom Heizdampf beaufschlagte Wärmeübertragungsfläche auf die dem vorher gefahrenen Betriebszustand entsprer nur de Größe ungefähr beschränkt bleibt. Unter Annahme einer Restwärmeabführung auf der Heizwasserseite durch das im Sek> 'ndärbereich beschränkte Auslaufen der Umwälzpumpen sol! die Dampfbildung minimiert werden.

Im WP 2141S1 „Schaltungsanordnung für die Schwachlastfahrweise von Wärmeüberlagern mit kondensatseitiger Regelung und Anlagensicherung in Übergabestationen" wird eine Schaltung mit einem auf der Dampfseite angeordneten Stellvontil mit Membranantrieb dargestellt, das mit aus dem Heizwasseikreislauf als Steuermedium entnommenen Heizwasser in offener Stellung gehalten wird.

Bei StrornausfaM schließen und öf.'nen die in der Steuerstrecke jeweils angeordneten Magnetventile, so daß das Steuermedium über einen freien Auslauf abfließen kann. Die Membrane werden somit druckentlastet und da ; Stellventil schließt.

Durch die zeitlich verzögerte Dampfunterbrechung, die im Wärmeübertrager verbleibende Restwärme und der über das Stellventil zum Wärmeübertrager abfließende Leckmengenströme ist eine Nachverdampfung mit dieser Schaltung nicht auszuschließen.

Informationsquellen: TGL 23043/02

TGL 190-259/05

Munser: „Fernwärmeversorgung"

VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie

Leipzig 1980

Ziol der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Verhinderung von Nachverdampfung in Wärmeübertragern vo; zuschlagen, die mit geringem Investitions- und Wartungsaufwand den Heizwasserkreiolauf und die Wärmeüb'.>r*'&ger im Störungsfall vor Gefährdungen schützt.

Darlegung dos Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für indirekt beheizte Wn'ineübertragerstationen eine Schaltungsanordnung zu finden, die bei Störungen im Umlaufbetrieb mit hoher Sichel heit en« Nachverdampfung des auf der Sekundärseite strömenden Heizwassers verhindert, wenn der Dampfdruck der Primärseite gleich oder größer als der Ruhedruck der Sekundärseite und der Übergang vom Umlauf- in Ruhedruckbetrieb stattfindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Wärmeübertrager auf der Heizdampfseite neben den bekannten Einrichtungen wie Druckreduziereinrichtungen, automatisch schnell schließende Absparrarmaturen und Sicherheitsventilen Ventile mit elektromagnetischer Auslösung in Kombinationen mit Vorderdruckregelventilen angeordnet werden, die im Betriebsfall (Umlaufbetrieb) geschlossen sind. Bei Anregung der Sicherheits- und Notschaltung in der Wärmeübertragerstation, ζ. B. durch Ausfall der Elektroenergieversorgung, öffnen die Ventile mit elektromagnetischer Auslösung automatisch. Die den Ventilen nachgeschauten Vordruckregler reduzieren infolge der in ein Dampfsystem niedrigerer Druckstufe abgeführton oder in die Atmosphäre abgeblasenen Teilheizdampfmenge den Dampfdruck auf ein Druckniveau, das unterhalb des Ruhedruckniveeus der Heizwasserseite liegt. Die Sollwerteinstellung der Vo: druckregler erfolgt auf der Grundlage der bekannten realen Drui .· j'ngungen für den Ruhebetrieb.

Mit dem erfindungsgemäßen Einsatz von be ^n Ventilen mit elektromagnetischer Auslösung und der Kombination von Vordruckregelventilen tritt der überraschen kt auf, daß sofort nach Abtrennen des Wärmeübertragers von der

Heizdampfseite im Störungsfall der auf flor ^rseitedes Wärmeübertragers vorhandene Heizdampfdruck auf ein Niveau unterhalb des Ruhedruckes der Heizwasse abgesenkt und damit eine anlagengefährdende Nachverdampfung vermieden

wird. Mit der Einstellung des Sollwertes für! /ordruckrogelventil muß gewährleistet werden, daß der Sättigungsdruck des Kondensates im Wärmeübertrager nicht erreic.-·: bzw. niciit unterschritten wird, um eine Nachverdampfung auf der Primärseite des Wärmeübertragers zu verhindern. Da^m:t k innen die erwähnten Gefährdungen für die Wärmeübertragerstation und das Heiznetz im Störungsfall sicher und mit geringem Aufwand beherrnht werden.

Die Anpassung der Parameter im Betriebszustand, die Regelung der Wärmeleistung des Wärmeübertragers sowie die Druckhaltung im abgetrennten Heiznetz werden mit den bekannten Einrichtungen gemäß Stand der Technik gewährleistet und durch die vorgesehene Schaltungsanordnung nicht beeinflußt.

Ausführungsbeispiel

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird nachstehend an Hand der beigefügten Zeichnung (Fin. 1) näher erläutert.

Im normalen Betriebszustand gelangt der Heizdampf über die Heizdampfleitung mit dem Stellventil 1, das die Funktion des Schnellschlusses und der Dampfdruckminderung kombiniert, zum Wärmeübertrager 2.

Das Ventil mit elektromagnetischer Auslösung 3 (nachfolgend als Magnetventil bezeichnet) in Ausführung nach dem Ruhestromprinzip ist geschlossen. Die über das Magnetventil 3 abfließende normale Leckdampfmenge wird über das Ausdampfrohr 6 in ein Dampfnetz niedrigeren Druckes bzw. in das Freie abgeleitet. Das Magnetventil 4 in Ausführung nach dem Ruhestromprinzip ist geöffnet, das bekannte Vordruckregelventil mit hilfsenergielosen Stellantrieb hat in diesem Betriebszustand keine Funktion.

Die Magnetventile 3 und 4 sprechen bei Anregen der Sicherheits- und Notschaltung im Störungsfall durch Ausfall der Elektroenergieversorgung an. Das Magnetventil 3 öffnet bei Ausfall der Elektroenergieversorgung, das Magnetventil 4 und das Stellventil 1 mit zusätzlicher Schnellschlußfunktion schließen hingegen. Mit dem Öffnen des Magnetventils 3 wird das Vordruckventil 5 mit Heizdampf beaufschlagt und bewirkt auf Grund des vorher eingestellten Sollwertes ein sofortiges Reduzieren des im Wärmeübertrager verbleibenden Heizdampfes mit einem Wert unterhalb des Ruhedruckes des Heizwassers.

Mit dieser Schaltungsanordnung kann im Störungsfall bei sofortiger Trennung des Wärmeübertragers vom Heizdampf eine Nachverdampfung im Wärmeübertrager vermieden und damit bei geringem Investitions- und Wartungsaufwand den Hp'zwasserkreislauf und die Warmeübertragerstation sicher vor Gefährdung schützen.

Claims

Schaltungsanordnung zur Verhinderung von Nachverdampfung in Wärmeübertragern, gekennzeichnet dad:.rch, daß auf der Heizdampfseite zwischen einem Wärmeübertrager {2) und einem Stellventil (1) eine Leitung angeordnet ist, ir. weichet die Magnetventile (3) und (4) sowie ein Vordruckregelventil (5) in Reihe geschaltet sind, die im Störungsfall den Druck auf der Heizdampfseite auf einen Wert unterhalb des Ruhedruckes des Heizwassers begrenzen und damit eine Gefährdung der Anlagen vermeiden.

Hierzu 1 Seite Zeichnung