DD270356A1

DD270356A1 - Schaltungsanordnung zur absicherung von waermeuebertragerstationen gegen nachverdampfung

Info

Publication number: DD270356A1
Application number: DD31395988A
Authority: DD
Inventors: Helmut Schilling; Klaus-Peter Froehlich; Dietrich Martzahn; Johannes Effmert; Reiner Primke; Henrik Muhs
Original assignee: Berlin Energiekombinat
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1989-07-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Absicherung von Waermeuebertragerstationen gegen Nachverdampfung, welche vorzugsweise in Waermeuebertragerstationen in Fernwaermesystemen und in den Heizzentralen von Heiz- und Kraftwerken aber auch fuer Waermeuebertragersysteme in der chemischen Industrie anwendbar ist. Mit dieser Schaltungsanordnung kann im Stoerungsfall bei sofortiger Trennung des Waermeuebertragers von den angeschlossenen Primaer- und Sekundaerkreislaeufen, mit Herstellung der Druckgleichheit auf den abgetrennten Primaer- und Sekundaerseiten des Waermeuebertragers ueber ein thermo-hydraulisches Ausgleichsrohr eine Nachverdampfung vermieden werden und damit bei geringem Wartungs- und Investitionsaufwand den sekundaeren Heizwasserkreislauf und die Waermeuebertragerstation sicher vor Gefaehrdung schuetzen. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Absicherung von Wärmeübertragerstationen gegen Nachverdampfung in den Heizzentralen von Heiz- und Kraftwerken, aber auch für Wärmeübertragersysteme in dor chemischen Industrie.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Auf der Heizwasserseite des Sekundärkreislaufes von Dampf- und Heizwasser/Heizwasserwärmeübertragern kommt es in bestimmten Störfällen, z. B. bei Ausfall der Umwälzung im Sekundärkreislauf, zur Bildung einer Zweiphasenzone Dampf/Wasser, die nachfolgend als Nachverdampfung bezeichnet wird.

Der entstehende Dampf kann, wenn er aus dem Wärmeübertrager in das nächgeschaltete Rohrleitungssystem des Sekundärkreislaufes gespült wird, schlagartig Kondensieren und Schäden im Gesamtsystem Wärmeübertrager-Heiznetz hervorrufen.

Voraussetzungen für die Aufwärmung des Heizwp.ssers im Sekundärkreislauf beim Ruhed'uck auf Siedetemperatur und die damit einsetzende Nachverdampfung sind, daß der Ruhedruck auf der Heizwasserseite im Sekundärkreislauf des Wärmeübertragers niedriger ist als der ."Sättigungsdruck des Wärmeträgers auf der Primärseite und eine genügend große Wärmemenge vom Primärwärmeträger auf das Heizwasser des Sekundärkreislaufes übertragen wird.

Im normalen Betriebsfall im Umlaufbetrieb ist diese Voraussetzung nicht erfüllt.

Beim Übergang vom Umlsufbetrieb in den Ruhebetrieb im Störungsfall kann trotz Unterbrechung des Primärkreislaufes Na-.hverdampfung auftreten, wenn die Restwärmemenge auf der Primärseite des Wärmeübertragers ausreichend groß und der Sättigungsdruck des Primärwärmeträgers größer als der Ruhedruck des Heizwassers auf dor Sekundärseite ist.

In der TGL190-259/05 .Richtlinie für die Druckhaltung in Heizwassernetzen" wird im Pkt. 3.1 die Bildung von Zweiphasenzonen im Umlauf- und Ruhebetrieb und beim inrtationären 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,

— Wärmeabführuno durch Notumwälzmenge der angeschlossenen Heißwasseranlage,

— Wärmeabführung durch ein Notkühlsystem.

Die bisher bekannten Verfahren zur Verhinderung von Nachverdampfung gehen im Falle des durch eine Störung hervorgerufenen Übergangs des Sekundärheiznetzes in den Ruhebetrieb hauptsächlich von einem sofortigen Unterbrechen der Wärmezufuhr zur Primärseite des Wärmeübertragers aus. Durch das sofortige Schließen einer Schnellschlußarmatur auf der prirni eitigen Wärmeübertrageraustrittsseite wird erreicht, daß der Füllstand mit dem abgekühlten Wärmeträger im Wärmeübertrager nicht absinkt und somit die vom heißen Wärmeträger beaufschlagte Wärmeübertragungsfläche auf die dem vorher gefahrenen Betriebszustand entsprechender Größe ungefähr beschränkt bleibt.

Unter Annahme einer Restwärmeabführung auf der Sek. ndärseite des Heizwasserkreislaufes durch das zeitlich begrenzte Auslaufen der Umwälzpumpen soll die Dampfbildung vermieden werden.

in der DD-PS 214191 „Schaltungsanordnung für die Schwachlastfahrweise von Wärmeübertragern mit kondensatseitiger Regelung und Anlagensicherung in Übergabestationen" wird eine Schaltung mit einem auf der Primärseite angeordneten SteUventil mit Membranantrieb dargestellt, das mit aus dem Sekundäi kreislauf als S >euermedium entnommenen Heizwasser in offener Stellung gehalten wird.

Bei Stromausfall schließen und öffnen die in der Steuerstrecke jeweils angeordneten Magnetventile, so daß das Steuermedium über einen Auslauf ins Freie abfließen kann. Di s Membrankammer wird somit druckentlastet und das Stellventil schließt. Durch die bei diesen Lösungen zehlich verzögerte Pn märwkrmeeinspeisung, die im Wärmeübertrager verbleibende Restwärme und der über das Steilventil zum Wärmeübertrager abfließenden Leckmengenströme ist eine Nachverdampfung mit dieser Schaltung nicht auszuschließen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung Ist es, den Heizwasserkroislauf und die Wärmeübertragerstatlo.i Im Störungsfall vor Gefährdung durch Nachverdampfung zu schützen.

Darlegung des Wesens d6r Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Wärnieübertragerstationen eine Schaltungsanordnung zu finden, die bei Störungen im Umlaufbetrieb mit hoher Sicherheit eine Nachverdampfung des auf der Sekundärseite strömenden Heizwassers

verhindert, wenn der Sättigungsdruck der Primärseite größer als der Ruhedruck der Sekundärseite ist und der Übergang vom

Umlauf- in Ruhebetrieb stattfindet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Wärmeübertrager auf der Primärseite im Heiznetzvorlauf neben den bekannten Anlagenteilen, wie Druck- und Mengenreduziereinrichtungen, Absperrarmatur mit Schnellschlußfunktion und Sicherheitsventilen und dem Heiznetzvorlauf im Sekundärsystem ein mit Heizwasser aus dem Sekundärsystem gefülltes thermo-hydraulisches Ausgleichsrohr in Kombination mit einem Rückschlagventil und einer Absperrarmatur angeordnet werden. Das thermo-hydraulische Ausgleichsrohr steht im Umlaufbetrieb des Sekundärkreislaufes unter dem Druck des Primärheizmediums und ist durch eine Absperrarmatur vom Sekundärkreislauf getrennt. Bei Anregung der Sicherheits- und Nutschaltung in der Wärmeübertragerstation, ζ. Β. durch Ausfall der Elektroenergieversorgung, wird automatisch durch eine bekannte Schnellschlußarmatur der Wärmeübertrager primärseitig

abgesperrt und die Verbindungsleitung zwischen dem Sekundärheiznetzvcrlauf und dem thermo-hydraulischen Ausgleichsrohrgeöffnet. Vorher oder gleichzeitig wird das seku ldäre Heiznetz vom Wärmeübertrager abgetrennt. Die hierbei auftretenden

Druckstöße werden durch bekannte Schaltungselemente der direkten Einspeisung, wie Rückschlagventile, Zweiwegeventile, Pufferbehälter o.a. auf einen zulässigen Wert begrenzt. Die Ruhedruckhaltung für das vom Wärmeübertrager abgetrennte Sekundärheiznetz erfolgt du'ch bekannte Druckhalteverfaluen nach dem dynamischen bzw. statischen f"^:°iip. Durch die offene Verbindung zwischen der Prinfir· und der Sekundärseite des Wärmeübertragers wird dar Ruhedruck auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers auf das Uruckniveau der vom Heizmedium abgetrennten Primärseite des Wärmeübertragers angehoben. Mit dem erfindungsgemäßen Einsatz von bekannten Schnellschlußarmaturtni und der Kombination mit einem thermo-

hydraulischen Ausgleichsrohr tritt der überraschende Effekt auf, daß sofort nach Abtrennen des Wärmeübertragers vom

Heizmedium im Störungsfall, verbunden mit dem gleichzeitigen Abtrennen des Wärmeübertragers von dem angeschlossenen

sekundären Heizwassernetz/die Drücke auf beiden Seiten des Wärmeübertragers das gleiche Niveau annehmen und somit eineanlagengefährdende Nachverdampfung vermieden wird.

Ausführungsbeispiel

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

Im normalen Betriebszustand gelangt der Primärwärmeträger über die Leitung mit dem Stellventil 1, das die Funktion des Schnellschlußes und der Wärmeleistungsregelung kombiniert, zum Wärmeübertrager 2. Das Vontil 3 mit elektrohydraulischem oder hilfsenergielosem Stellantrieb ist geschlossen, die Schnellschlußventile 4 und 5 mit elektrohydraulischem oder hilfsenergielosem Stellantrieb im Sekundärkreislauf sind dagegen geöffnet. Das therjno-hydrauiische Ausgleichsrohr 9 steht unter dem Betriebsdruck des Primärvorlaufes. Die Umwälzpumpe β sichert den Heizwasserumlauf im Sekundärkreislauf. Die Schnellschlußventile 1,4 und !.'sprechen bei Anregung der Sicherheits- und Notschaltung im Störungsfall, t.B. durch Ausfall der Elektroenergieversorgung, an. Gleichzeitig öffnet das Ventil 3 und stellt damit eine direkte Verbindung zwischen den vom jeweiligen Heiznetz abgetrennten Primär- und Sekundärseiten d«e Wärmeübertragers 2—verbunden mit einer resultierenden Druckgleichheit auf beiden Seiten des Wärmeübertragers her. Der im Sekindfirnetz durch das Schließen der Schnellschlußventile 4 und 51 ntstehende Druckstoß wird durch eine bek&mte Rückschlagarmatur 8 oder einem ähnlichen Schaltungselement aus der «direkten Einspeisung" auf eine zulässtge Größe begrenzt.

Der ebenfalls beim Einsatz eines flüssigen Wärmeträgers auf cer Primärseite auftretende Druckstoß ist durch bekannte Einrichtungen, wie Zweiwegeventil in Verbindung mit einem Speicherrohr oder Da'mpfungsbehälter auf zulässige Werte begrenzbar.

Die B Jckschlagarmatur 10 verhindert ein unzulässiges Rückströmen von Heizwasser zur abgetrennten Primärseite des Wärrr eiibenragers. Eina bekannte Druckhaltunj sichert den erforderlichen Ruhedruck im abgetrennten sekundärer, Heiznetz. Die beim Anfahren der Wärmeübertragerstation erforderliche Entlüftung des Äusdampfgefüßes zur Sicherung des Füllstandes erfolgt über die Entlüftungsleitung 7. Mit dieser Schaltungsanordnung kann im Störungsfall bei sofortiger Trennung des Wärmeübertragers von den angeschlossenen Primär- und Sekundärkreisläufen, mit Herstellung der Druckgleichheit auf den abgetrennten Primär- und Sekundärseiten des Wärmeübertragers über ein thermo*hydraulisches Ausgleicherohr eine Nachverdampfung im Wärmeübertrager vermieden werden und damit bei geringem Wartungs- und Investitionsaufwand der sekundäre Heizwasserkreislauf und die Wärmeübertragerstation sicher vor Gefährdung geschützt werden.

Claims

Schaltungsanordnung zur Absicherung von Wärmeübertragerstationen gegen Nachverdampfung, gekonnzeichnet dadurch, daß auf der Primärseite zwischen 6inem Wärmeübertrager (2) und einem Stellventil mit Schneüschlußfunktion (1) eine Leitung mit einem thetmo-hydraulischen Ausgleichsrohr (9) angeordnet ist, weld js über das im Betriebsfall geschlossene Ventil (3) mit dem Heiznetzvorlauf des Sekundärsystems ν jrbunden ist und im Störungsfall mit der Öffnung des Ventils (3), verbunden mit dem vorherigen oder gleichzeitigen Schließen der Ventile (4) und (5) eine DruckgU ichhait zwischen den abgetrennten Primär- und Sekundärseiten des Wärmeübertragers herstellt, eine Nachverdampfung dadurch verhindert und somit eine Gefährdung der nachgescha'teten Wärmeversoigungssysteme vermieden wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnung