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Stay in this territory

Bevor Dampfkesselspeisewasser in den Kessel gelangt, muss dieses chemisch behandelt werden, um die eventuell vorhandenen korrosiven Elemente zu beseitigen, die andernfalls den Kessel zersetzen und die Qualität des für einen Prozess erforderlichen Dampfes beeinflussen würden.

Chemikalien, die über das Speisewasser in den Dampfkessel gelangen, müssen aus dem entfernt werden. Andernfalls kann es im Kesselsystem zu Kalkablagerungen, Korrosion, brüchigem und platzendem Metall, MItverdampfung und Schäumen kommen.

Deshalb muss innerhalb des Dampfkessels stets ein ausgewogenes chemisches Gleichgewichts herrschen.

Das wird durch Absalzregelung erreicht. Bei diesem Prozess wird das Absalzventil am Dampfkessel aktiviert und zieht einen geringen Prozentsatz des Kesselwassers (das die aufgelösten Festkörperanteile und nicht-aufgelösten Ablagerungen enthält) von unterhalb des Wasseroberfläche im Kessel ab.

Um innerhalb des Kessels ein chemischs Gleichgewicht zu wahren, muss die Menge der Chemikalien, die über Absalzen aus dem Kessel abgezogen wird, der Menge ensprechen, die durch Speisewasser zugeführt wird. Mit Veränderung der Dampfmengen verändert sich auch die Menge des Speisewassers und damit die Absalzrate.

Andererseits kann übermäßiges Absaltzen zu Effizienzverlusten im Betrieb einer Kesselanlage führen, da beim Absalzen jedes Mal die Wärme, die im ausgestoßenen Wasser enthalten ist, verloren geht. Die Kraftstoffkosten stehen in direktem Bezug zu diesem Wärmeverlust. Die Kosten für Wasser und Chemikalien sollten ebenfalls berücksichtigt werden. Die Notwendigkeit, die gelösten Festkörperanteile aus der Kesselanlage zu beseitigen, muss gegen die Notwendigkeit eines kosteneffizienten Anlagebetriebs aufgewogen und ein Mittelweg gefunden werden.

Ein Dampfkessel, der mit 80% Effizienz arbeitet, weist eine maximale Verdampfungsgeschwindigkeit von 5.000 kg/Std. bei 10 Bar und nimmt Speisewasser bei 70! C auf. Von diesen 5.000 kg/Std. werden 4.500 kg/Std. Dampf exportiert und 500 kg/Std. gehen durch Absalzen verloren. Anhand von Dampftabellen lässt sich der Wärmegehalt des Wassers und Dampfes wie folgt berechen:

4,500kg/hr ( 2,357kJ/kg = 9,621,274kJ/h

500kg/hr ( 357 kJ/kg = 178,500 kJ/h
Das ergibt insgesamt:

9,799,774kJ/h or 2,723kW

Obiges Beispiel ist typisch für eine moderne Kesselanlage, die nur Basenaustauschenthärtung einsetzt. Absalzraten liegen deutlich niedriger, wenn entmineralisiertes Speisewasser verwendet wird. In unserem Beispiel liegt der Wärmeverlust bei 1,8% des verbrannten Kraftstoffs.

Bei einen kontinuierlichen Betrieb über das Jahr hinweg liegt die Kraftstoffverschwendung pro Kessel bei ca. 46.500m³ Naturgas, 44.500 Liter Heizöl oder 70 Tonnen Kohle. Hinzu kommen die Kosten für den Kauf und die Behandlung des Wassers, das im Kessel benutzt wird.

Die Absalzregelung lässt sich in unmittelbare oder kontinuierliche Systeme aufteilen und kann manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen.

Unmittelbare, manuelle Systeme

Die einfachste Methode der Absalzregelung ist ein unmittelbares, manuelles System, das einmal pro Schicht betrieben wird, um die gelösten Festkörperanteile (TDS) im Kessel auf ein ausreichendes Niveau zu senken, dass deutlich unterhalb der für den Kessel angegebenen Höchstgrenze liegt. Die TDS können sich dann während der nächsten Schicht wieder ansammeln, bis sie wieder den Höchststand erreichen.

Vor dem Absalzen sollte ein TDS-Test durchgeführt werden, damit die Zeit so eingestellt werden kann, dass sie eventuell auftetende, alltägliche Änderungen in den durchschnittlichen Kesselarbeitsbedingungen reflektieren kann.

Vorteil:

  • Leicht durchführbar mit relativ geringen Kosten für Sensoren

Nachteil:

  • Arbeitslastschwankungen werden nicht berücksichtigt. Wärmerückgewinnung vom Absalzen ist kostspielig und schwierig

Automatisch zeitgesteuerte Regelung

Abbildung 2 zeigt ein einfaches, halbautomatischs System, bei dem ein Timer eingesetzt wird, um das Absalzen nach einem vorgegebenen Zeitplan für kurze Phase zu regeln. Auch bei diesem System ist es nötig, den Boiler täglich zu testen, damit die Zeitsteuerung justiert werden kann, um Änderungen im Betrieb des Kessels und der Anlage zu berücksichtigen. (Abbildung 2: Automatische, zeitgesteurte Absalzregelung)

Das System kann in ein vollautomatisches verwandelt wrden, indem eine TDS-Überwachungsvorrichtung installiert wird (siehe Abb. 3). Dadurch wird der Timer im Falle einer Abweichung vom gewünschten TDS-Pegel außer Kraft gesetzt. (Abbildung 3: Automatische Absalzregelung mit TDS-Überwachung)

Nachteil:

  • Nur sehr grobe Regelung durch handelsübliche Auf-/Zu-Armatur

Kontinuierliche Regelung

Kontinuierliche Absalzsysteme sind besonders dann vorteilhaft, wenn Wärmerückgewinnung erforderlich ist. In der einfachsten Form besteht solch ein System aus einem Ventil, das nach regelmäßigem Testen des Kesselwassers justiert wird. Die Ventilposition wird vom Kesseldruck, dem TDS-Pegel und der Absatzrate bestimmt.

Wie in Abbildung 4 dargestellt, wird ein Steuerungsmodul eingesetzt, um das Absalzventil zu modulieren; dafür weden die Eingänge von einem TDS-Detektor verwendet, der sich im gekühlten Absalznebenstrom befindet. Damit dieses System ordnungsgemäß funktioniert, muss gekühltes Absalz kontinuierlich über den Detektor fließen. (Abbildung 4 Kontinuierliche Absalzregelung)

Vorteil:

  • Kleinere und preisweitere Wärmerückgewinnungsanlge
  • Möglichkeit, bis zu 50% der Wärme beim Absalzen zurückzugewinnen

IDiskontinuierliches Absalzen

Absalzen ist auch in Kesselverdampfern möglich, in denen sich Sedimente abgelagert haben. Dieser Prozess wird diskontinuierlich durchgeführt, indem das entsprechende Ventil geöffnet wird, damit die Sedimente ausgespült werden können.

Kombinierte Regelung

Die Prozessautomatisierung von Eurotherm bietet Ihnen ein Regelmodul, dass sich für kontinuierlichen, diskontinuierlichen oder kombinierte Regelung konfigurieren lässt.

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