Effizienzsteigerung von Dampfanlagen

So können bereits die korrekte Dimensionierung von Dampf- und Kondensatleitungen, die korrekte Installation und die regelmäßige Überprüfung wichtiger Anlagenbauteile der Kondensatableiter und Regelkreise zu Effizienzsteigerungen führen. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl weiterführender Maßnahmen und Lösungen.

Wärmedämmung in Dampfanlagen

Eine einfache Möglichkeit stellt die konsequente Wärmedämmung von Rohrleitungen und Armaturen dar. Was sich so simpel und selbstverständlich anhört, ist in der Praxis doch oftmals schwieriger umzusetzen, als man vermuten würde. Denn es ist nicht immer genau klar, welche Bauteile isoliert werden dürfen und welche nicht. Beispielsweise können thermische Kondensatableiter (Bimetall- und Kapselkondensatableiter) nicht isoliert werden, da sonst die Gefahr von Wasserschlägen droht, weil ihre Funktion stark eingeschränkt wird. Hingegen sollten Kugelschwimmer-Kondensatableiter aufgrund ihrer großen Abstrahlflächen stets gedämmt werden. Allerdings gestaltet sich dies wegen der „unpraktischen“ Bauform oftmals recht schwierig.

Anders verhält es sich zum Beispiel bei Schmutzfängern oder auch thermodynamischen Kondensatableitern. Diese lassen sich zwar einfach isolieren, wovon aber oftmals wegen der erforderlichen Prüf- und Wartungszyklen abgesehen wird, weil sich Anlagenbetreiber die „zusätzliche“, teils komplizierte Arbeit des Wiederanbringens bei Wartungsarbeiten sparen möchten.

Spirax Sarco bietet deshalb für eine Vielzahl dieser Armaturen genau passende, flexible und einfach mittels Klettverschluss zu montierende und immer wieder zu verwendende hochqualitative Wärmedämmlösungen an, die sich schon nach kurzer Zeit für den Betreiber durch die Energieersparnis amortisieren.

Eine weitere Möglichkeit, erhebliche Einsparungen zu erzielen, stellt die Nutzung der Energie des Nachdampfes im Kondensatnetz dar. Hier gibt es verschiedene Lösungen, die bedarfsgerecht für jede Anlage abgestimmt werden können. Zum Beispiel lässt sich mit einem Turflow-EVC-Wärmetauscher, der normal über Dach abgeleitete Brüdendampf an offenen Kondensatsammelbehältern zur Erwärmung von Heiz- und Prozesswasser oder anderen Medien nutzen. Dafür wird der Wärmetauscher oberhalb des Behälters in die Brüdendampfleitung installiert, um den Brüdendampf niederzuschlagen und das dabei entstehende Kondensat wieder zurück in den Behälter zu führen. Es lässt sich mit dieser Lösung aber auch ohne viel Aufwand ebenso das Kesselspeisewasser vor Einbringung in den Speisewasserentgaser vorwärmen, sodass eine das Material schonendere und effektivere Entgasung im Kesselhaus erzielt wird.

Auch lässt sich dieser speziell für die Nachdampfnutzung entwickelte Wärmetauscher oberhalb von Speisewasserentgasern in der nach außen geführten Wrasenleitung installieren, um die Energieverluste in die Umwelt bei dem Entgasungsprozess zu minimieren. Dabei wird dann allerdings das mit Inertgasen und Sauerstoff „belastete“ Kondensat nicht in den Entgaser zurückgeführt, sondern verworfen. Die gewonnene Wärmeenergie wird dann üblicherweise auch zur Vorwärmung des in den Entgaser nachströmenden „Frischwassers“ oder zur Nachheizung des wiederverwendeten Kondensates genutzt.

Eine weitere Nutzung des Nachdampfes stellt die Verwendung von sogenannten Kondensatentspannern dar. Hierbei wird die Nachdampfenergie als Niederdruckdampf wieder direkt für Prozesse verwendet. In dem Kondensatentspanner wird der Nachdampf von der wässrigen Phase des Kondensates getrennt. Je nach anfallender Kondensatmenge baut sich dann Druck in dem Entspannungsbehälter auf, der beim Erreichen des Betriebsdrucks des zu versorgenden Niederdruckdampfnetzes die treibende Kraft darstellt. Diese führt dazu, dass der „gewonnene“ Nachdampf über ein Rückschlagventil in das Niederdruckdampfnetz bei dem gewünschten Druck einströmt und somit weniger Frischdampf aus dem Dampfkessel in das Niederdruckdampfnetz eingespeist werden muss. Bei dieser Lösung kann also direkt der im Kondensatnetz entstehende Nachdampf als Dampf und damit mit seinem hohen Energieinhalt wieder in Prozessen von Niederdrucknetzen eingesetzt werden. Sollte die im Kondensatentspanner zurückgewonnene Dampfmenge mal nicht komplett Abnahme finden, kann mittels einer Überdruckregelung die Dampfmenge über Dach oder in andere Wärmerückgewinnungssysteme – zum Beispiel Pufferspeicher oder Wärmetauscher – ausgeschleust werden. Kritischer Überdruck und ein unkontrolliertes Abblasen von Sicherheitsventilen wird damit vermieden und eine lastgerechte Betriebsweise dauerhaft sichergestellt.

Auch die Kühlung von Kondensatströmen bietet eine effektive Möglichkeit, Wärmeenergie zurückzuführen. Sie macht im Allgemeinen immer da Sinn, wo Kondensate verworfen werden müssen. Generell sollte ansonsten der Ansatz sein, Kondensat so heiß wie möglich in das Kesselhaus zurückzuführen, um eine erneute Sauerstoffbindung zu minimieren beziehungsweise zu vermeiden. Je nach Energieinhalt des Kondensates kann hier ein Wärmetauscher oder auch eine Kombination aus Kondensatentspanner und Wärmetauscher zum Einsatz kommen. Bei Heißkondensaten entsteht beim Durchtritt durch den Kondensatableiter (durch Druckentspannung) Nachdampf. Daher handelt es sich bei Heißkondensaten um ein Zwei-Phasengemisch, welches in Wärmetauschern Probleme aufgrund von entstehenden Dampf- und Wasserschlägen verursachen kann. Dies wirkt sich negativ auf die Lebensdauer der Wärmetauscher aus. Abhilfe kann in solchen Fällen ein Kondensatentspanner schaffen, der dem Wärmetauscher vorgelagert wird.

Für alle Maßnahmen zur Energierückgewinnung und Effizienzsteigerung gilt aber immer, dass die Aufgabenstellung individuell betrachtet und die mögliche Amortisation berechnet und auch entsprechend realistisch bewertet werden sollte. Hierfür eignen sich als Grundlage besonders Anlagenaudits, die mit flexibler Aufgaben- und Zielstellung von Auditspezialisten in enger Zusammenarbeit mit dem Anlagenbetreiber durchgeführt werden. Neben einer detaillierten Anlagenaufnahme und Bewertung nach sicherheits-, prozesstechnischen- und energetischen Aspekten können je nach gewünschten Zielstellungen Konzepte und Maßnahmenkataloge zur Steigerung der Effizienz, der Prozess- und/oder der Betriebssicherheit gemeinsam mit dem Betreiber erarbeitet und nach technischen und wirtschaftlichen Aspekten bewertet werden.
Es ist im Prinzip überhaupt nicht schwierig, Dampfanlagen sicher und effizient zu gestalten. Die eigentlichen „Problemverursacher“ müssen nur identifiziert und beseitigt und die oftmals vorhandenen Potenziale zur Effizienzsteigerung konsequent angegangen werden.